Estratégia de Regulação de Tensão Baseada no Modo de Operação PV para a

de Controle de Tensão

Novos sistemas de regulação de tensão que usam o suporte de potência reativa capacitiva provida através de dispositivos FACTS se mostram eficientes de acordo com que foi apresentado nos capítulos anteriores. Contudo, estes equipamentos demandam grandes investimentos e elevam os custos de manutenção do sistema de distribuição. Diante disso, nesta subseção é apresentada uma nova estratégia de regulação de tensão que utiliza o banco de capacitores chaveados sob o modo de controle de tensão e de forma coordenada com as unidades eólicas distribuídas com o objetivo de obter maior eficiência do que

alcançada na estratégia sem bancos capacitivos chaveados e aproximar-se dos benefícios oferecidos pelos dispositivos FACTS.

Figura 18 – Fluxograma do algoritmo computacional desenvolvido para a estratégia de regulação de tensão coordenada utilizando dados de vento e carga previstos

A operação das unidades eólicas de geração distribuída é mantida no modo de regulação de tensão (PV) com referência de tensão variável e margem de reserva de potência reativa, entretanto o diferencial desta estratégia é a inclusão do banco de capacitores chaveados na hierarquia do sistema de regulação, entre as unidades eólicas e o transformador OLTC. Na hierarquia de regulação de tensão da

Medição da Tensão Vmed

e Potências Pinje Qinj

min med max

V <V <V

Cálculo de Qdisp

2 2

disp nom inj

Q = S −P

0,9

inj disp

Q < ⋅Q

Ajuste de Vref

ref ref ref

V =V + ∆V

min ref max

V <V <V Define valor inicial de Vref Não Sim ref tap V =V Não Troca de TAP Não Sim

Previsão do Vento e Carga com Horizonte de 10 min

Cálculo de Qprev

2 2

prev nom prev

Q = S −P Cálculo de P_prev 3 1 2 prev p prev P = CρAU Cálculo do Fluxo de Potência para

10 min à frente Vmin<Vprev<Vmax

10 0,90 inj disp Q < ⋅Q Não Sim Sim Sim Não 10 0,85 inj disp Q < ⋅Q Não Sim Ajuste de Vref

ref ref ref

estratégia, a ação primária de regulação da tensão é tomada pelos aerogeradores, e em seguida encontra-se o banco de capacitores chaveados, que entra em operação para garantir a regulação da tensão em regime permanente quando há indisponibilidade de potência reativa nos aerogeradores, ou então se a margem de reserva de potência reativa nos aerogeradores deixa de ser garantida, desde que a troca de referência de tensão já tenha atingido os limites da largura de banda.

Neste modo de operação do banco de capacitores a manobra dos módulos capacitivos é requisitada com maior frequência, sem regras de despacho, de acordo com a magnitude instantânea da tensão na barra de referência. A estratégia tem o objetivo de aumentar o poder de regulação de tensão na barra de referência que anteriormente era considerado apenas a existência da geração eólica distribuída e o transformador OLTC, e suprir a lacuna de regulação da tensão quando as unidades eólicas encontram-se incapazes de prover serviços ancilares e também considerando a comutação excessiva de tap no transformador OLTC.

A conexão de módulos capacitivos ao sistema elétrico é feita para elevar o nível de tensão assim que detectada a violação do limite inferior da largura de banda da tensão para o sistema de distribuição. Porém consideram-se as limitações de manobras de energização por hora e também o limite diário do número manobras de energização dos módulos capacitivos. Estas restrições são impostas para evitar a ocorrência de um número excessivo de manobras do banco de capacitores, o que pode causar problemas de desgaste excessivo nos dispositivos de chaveamento dos módulos de capacitores e o aumento dos custos de manutenção. A desconexão dos módulos capacitivos se dá por nível elevado de tensão, seguindo os moldes de hierarquia da regulação de tensão da estratégia onde a manobra de um módulo capacitivo só ocorre por indisponibilidade de prestação de serviços ancilares das unidades eólicas. Podem ocorrer várias manobras de desconexão, pois não há limitação de manobras para desconexão dos módulos capacitivos.

Além destas restrições, o limite máximo de potência reativa do banco capacitivo e o impacto da manobra do banco sobre a magnitude da tensão na barra de referência do sistema de distribuição (∆V_mod) também podem bloquear a operação do banco de capacitores. A rotina de manobra dos módulos capacitivos efetua testes prévios à manobra de módulos capacitivos através do cálculo paralelo do fluxo de potências considerando que a eventual manobra do banco de

capacitores seja realizada, porém considerando os dados atuais de vento e carga. O tamanho dos módulos capacitivos (Q_mod) considerados na estratégia tem potência de 1 MVAr, para garantir que a inserção de módulos capacitivos não cause um degrau de amplitude na tensão (V_med + ∆V ) que viole os limites da largura de banda.

Assim que determinado o impacto da manobra, a tensão da barra de referência é testada para garantir a permanência dentro da largura de banda de tensão aceitável, conforme descrito na equação (43). Se a condição for verdadeira, então a manobra do banco de capacitores é viabilizada.

min ( med mod) max

V < V + ∆V <V . (43)

Em (43) V_max e V_min são os limites máximo e mínimo respectivamente da largura de banda da tensão, V_{m ed} é a tensão medida na barra de referência e ∆V_mod é o impacto da manobra do banco sobre a magnitude da tensão na barra de referência do sistema de distribuição.

Caso contrário, a comutação de tap do transformador OLTC é única opção de regulação de tensão na barra de referência do sistema de distribuição. A comutação de tap nesta estratégia também está vinculada ao ajuste da tensão de referência da malha de controle PV dos aerogeradores para a mesma amplitude da tensão obtida após a comutação de tap, fazendo com que a injeção de potência reativa por parte das unidades eólicas seja minimizada e evite novas trocas de tap motivadas pela utilização da margem de reserva de potência reativa. A Figura 19 ilustra o fluxograma de operação da estratégia de controle considerando banco de capacitores operando no modo de regulação de tensão.

Figura 19 – Fluxograma do algoritmo para a estratégia de regulação de tensão coordenada considerando banco de capacitores operando no modo de controle de tensão