Avaliação da Estabilidade Transitória Considerando os Efeitos de Acoplamento e Transposição entre Linhas de Transmissão no Cálculo do TCE

Avaliação da Estabilidade Transitória Considerando os Efeitos de Acoplamento e Transposição entre Linhas de Transmissão no Cálculo do TCE Wilker Victor da Silva Azevêdo Orientador: Washington L. A. Neves, Ph.D TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Universidade Federal de Campina Grande Centro de Engenharia Elétrica e Informática Unidade Acadêmica de Engenharia Elétrica Grupo de Sistemas Elétricos Campina Grande, Março de 2008

SUMÁRIO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

INTRODUÇÃO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

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INTRODUÇÃO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],[object Object],Relação entre potência elétrica e abertura angular (sistema sem perdas)

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ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],[object Object],Comportamento do ângulo de torque para um sistema submetido a uma perturbação Equação de oscilação:

ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],ESTABILIDADE TRANSITÓRIA Sistema máquina síncrona – barramento infinito

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ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],Potência elétrica x abertura angular para curto trifásico franco – interrupção do fluxo de ativos durante a falta

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ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ESTABILIDADE TRANSITÓRIA ,[object Object],Estabilidade x Instabilidade considerando o TCE

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MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],[object Object],MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO Circuito pi equivalente de uma linha de transmissão

MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO Linha trifásica com um ciclo de transposição

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MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Equação de transformação: Componentes simétricas: Matrizes de transformação de Fortescue:

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MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Esquema de transposição em sentido contrário C 2 A 1 B 1 C 1 A 2 B 2 Seção 1 Seção 2 Seção 3

MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Componentes de fase: Componentes simétricas:

MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Esquema de transposição no mesmo sentido C 2 A 1 B 1 C 1 A 2 B 2 Seção 1 Seção 2 Seção 3

MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Representação do esquema de transposição de nove seções A 1 B 1 C 1 A 2 B 2 C 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9

MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Arranjo típico de LT transformável com feixe expandido

MODELAGEM DAS LINHAS DE TRANSMISSÃO ,[object Object],[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Equação para o método generalizado:

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PLATAFORMAS DE SIMULAÇÃO ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],PLATAFORMAS DE SIMULAÇÃO 1 4 5 2 3 6 1 Esquema de transposição do trecho completo Diagrama representativo do sistema em estudo

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METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],Configuração para estudo de fluxo de potência considerando apenas os parâmetros próprios Configuração para estudo de fluxo de potência considerando os parâmetros próprios e mútuos

METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],[object Object],[object Object],Conexão em cascata de dois circuitos pi representando uma linha de duas seções 1 3 2 [ Y deriv ] [ Y transf ] [ Y transf ] [ Y deriv ] [ Y deriv ] [ Y deriv ]

METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],METODOLOGIA DE ANÁLISE Modelo para estudo de fluxo de carga sem acoplamento

METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],METODOLOGIA DE ANÁLISE Modelo para estudo de fluxo de carga considerando o acoplamento

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METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],Modelo para resolução numérica utilizando o SIMULINK

METODOLOGIA DE ANÁLISE ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Solicita como entrada arquivos em formato “.dat”, dispostos em forma padronizada pelo software, apresentando informações da geometria da linha de transmissão e esquemas de transposição. Foram obtidas as matrizes de admitância de transferência e derivação da linha de transmissão . “ LINE CONSTANTS ” - ATP A entrada refere-se a um arquivo do tipo “.dat” formatado a partir do arquivo de saída obtido do ATP. Fornece na saída do programa as matrizes de admitância de transferência e derivação em componentes simétricas representando o circuito duplo. Apresenta os parâmetros próprios e mútuos de sequência positiva, que posteriormente serão utilizados no estudo de fluxo de potência. GSE – Linhas de Transmissão Plataforma de simulação com execução do fluxo de potência, fornecendo como saída, neste estudo, arquivos “.m” com formatação MATLAB ® , contendo a matriz de admitância da rede e as tensões nos barramentos. POWER WORLD ® Obtenção da matriz reduzida através do Método de Kron, calcula os elementos da equação de potência para os três estágios de análise e o Tempo Crítico de Extinção (TCE) do defeito considerando ou não o acoplamento, permitindo posterior análise de sensibilidade. Rotina - MATLAB ® O diagrama de blocos é alimentado por parâmetros calculados através da rotina desenvolvida no MATLAB ® , efetuando o cálculo do TCE através de método numérico. SIMULINK

RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES Solução de fluxo de potência com e sem acoplamento para a LT FEX ,[object Object],[object Object],- 35,80 Incluído - 98,10 Desprezado Q (Mvar) Acoplamento

RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Parâmetros da equação de oscilação (potência como função da abertura angular) RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],[object Object],[object Object],3,82 1,912 2,407 0,205 23,12 14,01 Incluído 2,48 1,779 2,401 0,176 22,55 13,04 Desprezado Pós-defeito Regime permanente Defasagem ( 0 ) Amp. Senóide (p.u.) Componente de Perdas (p.u.) Fase ( 0 ) Módulo (kV) Acoplamento Potência Tensão Interna (E f )

RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES Comportamento do ângulo de torque em função do tempo (tempo de eliminação de 0,15 s)

RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO TCE obtido por resolução numérica no SIMULINK RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],0,2131 0,2022 ROTINA - TCE (s) 0,2085 Incluído 0,2048 Desprezado SIMULINK - TCE (s) Acoplamento

RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],[object Object],RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES Acoplamento desprezado Acoplamento incluído

RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],[object Object],[object Object],Valores do TCE obtidos com a elevação da constante de inércia 0,2859 0,2680 Incluído 0,2557 0,2480 Desprezado Rotina no MATLAB ® SIMULINK Acoplamento Tempo Crítico de Extinção (TCE) em segundos

RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES ,[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ,[object Object],[object Object],[object Object],RESULTADOS E ANÁLISE DAS SIMULAÇÕES Valores obtidos para o TCE e com a elevação da reatância transitória da máquina. 0,2062 75,86 Incluído 0,1942 71,82 Desprezado Tempo Crítico de Extinção (TCE) em segundos Ângulo crítico (graus) Acoplamento

CONCLUSÕES ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO UFCG/CEEI/UAEE/GSE OBRIGADO PELA ATENÇÃO. Wilker Victor da Silva Azevêdo Avaliação da Estabilidade Transitória Considerando os Efeitos de Acoplamento e Transposição entre Linhas de Transmissão do Cálculo do TCE

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