Geração de distúrbios

Foram utilizadas a duas fontes de sinais arbitrários para a geração de distúrbios de regime permanente: Omicron e California. A California foi utilizada para a geração de harmônicos de tensão e corrente até a 40𝑎 _{ordem. Os demais distúrbios foram gerados}

utilizando a Omicron.

Com exceção dos testes de flutuações de tensão, todos os ensaios foram realizados com duração de 3 minutos para cada estado. Essa duração foi determinada considerando que a janela de medição do SEL 734 é de 1 minuto. Sendo assim, é possível obter ao menos uma janela de medição completa com um valor constante e igual ao sinal gerado. A Figura 5.9 ilustra os intervalos de geração e de medição.

Vale ressaltar que os distúrbios de QEE gerados não têm como objetivo retratar a realidade de um sistema elétrico real, mas sim de gerar eventos que tornem possível o teste e validação do SGQ.

Figura 5.9 – Tempo de permanência em cada estado

Para a geração de tensão em regime permanente, com o propósito de cálculo de DRP e DRC, utilizou-se o módulo “Rampa” do software proprietário da Omicron deno- minado Test Universe. Foram geradas tensões trifásicas e equilibradas variando de 88,9

Capítulo 5. Plataforma e Metodologia de Testes 125

V (0,7 pu) a 152,4 V (1,2 pu) com passos de 1,27 V abrangendo então regiões adequadas, precárias e críticas. Foram gerados no total 51 estados com duração de 3 minutos cada, resultando em um tempo total de teste de 2 horas e 33 minutos. A Figura 5.10 apresenta a configuração desses estado no software.

Figura 5.10 – Ensaio de tensões em regime permanente

Para a geração de tensões desequilibradas para apuração do FD também foi utili- zado o módulo rampa do Test Universe. A Figura 5.11 apresenta a tela de configuração de um dos ensaios realizados. Para obter a variação desejada no fator de desequilíbrio, foram geradas variações nas tensões de sequência negativa (V2). A tensão de sequência positiva (V1) foi mantida constante e igual a 127 V. A tensão V2 foi variada de 0 a 6,35 V com passos de de 0,635 V. A Tabela 5.3 apresenta os valores de FD obtidos.

Capítulo 5. Plataforma e Metodologia de Testes 126

Tabela 5.3 – Valores de FD gerados FD (%) V1 (V) V2 (V) 0 127 0 0,5 127 0,635 1 127 1,27 1,5 127 1,905 2 127 2,54 2,5 127 3,175 3 127 3,81 3,5 127 4,445 4 127 5,08 4,5 127 5,715 5 127 6,35

Para avaliação do fator de potência foi utilizado o módulo state sequencer. Esse módulo permite a geração de diversos estados de tensão e corrente com módulos e ân- gulos variáveis. Foram considerados fatores de potência variando entre 1 e -1. A Figura 5.12 apresenta um ensaio gerado para avaliar fator de potência e desequilíbrio de tensão simultaneamente.

Figura 5.12 – Ensaio de fator de potência e desequilíbrio de tensão.

Para avaliação da flutuação de tensão foi utilizado o módulo “Tremulação” do Test

Universe. Foram geradas inicialmente flutuações retangulares com frequência de 8,8 Hz

Capítulo 5. Plataforma e Metodologia de Testes 127

considerando frequências diferentes de 8,8 Hz. Após os primeiros ensaios, notou-se que os indicadores 𝑃 𝑠𝑡 registrados pelo qualímetro apresentava grandes divergências em relação aos valores de 𝑃 𝑠𝑡 esperados. Sendo assim, o tempo de permanência em cada estado de apenas 3 minutos não foi suficiente para estabilizar os sinais de flutuação de tensão. Foi verificado que após aproximadamente 10 minutos, os valores registrados convergiam com o 𝑃 𝑠𝑡 equivalente ao sinal gerado. Considerando essa demora na estabilização da medição de flicker pelo medidor SEL 734 optou-se então por alterar o intervalo de permanência para 30 minutos em cada estado de flutuação de tensão. A Figura 5.13 apresenta um dos estados gerados. Nota-se que o valor esperado de 𝑃 𝑠𝑡 é calculado automaticamente pelo

Test Universe e apresentado na tela do software.

Figura 5.13 – Ensaio de flutuação de tensão

A geração de harmônicos de tensão e corrente foi realizada em duas etapas. Na etapa 1 foram gerados harmônicos individuais e combinados até a 16𝑎 _{ordem utilizando}

o módulo Harmonics da caixa de testes Omicron. Vale relembrar que a Omicron possui canais independentes de tensão e corrente. Na etapa 2, foi utilizada a fonte California com geração de sinais de tensão com composições harmônicas até a 40𝑎 ordem. Para obtenção de correntes harmônicas conectou-se uma carga resistiva trifásica.

Para os testes de harmônicos da etapa 1 foram geradas distorções harmônicas de tensão e corrente iguais nas três fases e com defasagem angular igual a zero. Foram consideradas tensões fundamentais de 127 V e correntes fundamentais de 5A. No total, foram realizados 17 ensaios de 3 minutos considerando: harmônicas individuais de ordem 2 a 16, composição harmônica de ordens ímpares, composição harmônica de ordens pares, composição harmônica com ordens múltiplas de 3 e composição harmônica com ordens de 2 a 8. A Figura 5.14 apresenta um exemplo de ensaio de uma das harmônicas individuais. A Figura 5.15 apresenta a configuração das composições harmônicas de ordem 2 a 8 no

Capítulo 5. Plataforma e Metodologia de Testes 128

Figura 5.14 – Ensaio de harmônica individual de ordem 5

Figura 5.15 – Composição de harmônicas de ordem 2 a 8

Para os testes de harmônicos da etapa 2 foram gerados sinais distorcidos de tensão a partir da fonte Califórnia. As correntes distorcidas foram obtidas através da conexão de uma carga resistiva trifásica. As composições harmônicas foram geradas com base nos valores limites de distorções harmônicas determinadas pelas normas IEC 61000-3-6 [58], PROREDE [59] e a primeira versão do PRODIST [60], que ainda possuía recomendações para níveis máximos de distorções harmônicas individuais. Foram criados 6 perfis de composições harmônica. Na Tabela 5.4 são apresentadas as magnitudes (percentuais) e os

Capítulo 5. Plataforma e Metodologia de Testes 129

ângulos que compõe cada um dos perfis. O perfil tipo N apresenta magnitudes percentuais ligeiramente menores que os limites determinados pelo PRODIST (tipo X) enquanto o perfil tipo M apresenta magnitudes percentuais ligeiramente maiores que as do tipo X. Os valores dos ângulos foram escolhidos aleatoriamente.

Tabela 5.4 – Perfis de composições harmônicas Ordem harm. ZERO (Z) PROREDE (R) IEC (E) PRODIST (X) PRODIST (N) PRODIST (M) mag (%) ang mag (%) ang mag (%) ang mag (%) ang mag (%) ang mag (%) ang 2 0 0 2 10 1,6 10 2,5 -30 2 -30 3 -30 3 0 0 5 10 4 10 6,5 10 5 10 7,5 10 4 0 0 2 20 1 20 1,5 -40 1 -40 2 -40 5 0 0 5 10 2 10 7,5 10 6 10 8 10 6 0 0 2 20 0,5 20 1 -50 0,5 -50 2 -50 7 0 0 5 20 2 20 6,5 20 5 20 7 20 8 0 0 1 30 0,4 30 1 10 0,5 10 2 10 9 0 0 3 30 1,5 30 2 30 1 30 3 30 10 0 0 1 40 0,4 40 1 20 0,5 20 2 20 11 0 0 3 30 3 30 4,5 30 3 30 5 30 12 0 0 1 40 0,2 40 1 30 0,5 30 2 30 13 0 0 3 40 2,5 40 4 40 3 40 5 40 14 0 0 1 50 0,2 50 1 50 0,5 50 2 50 15 0 0 2 50 0,3 50 1 50 0,5 50 2 50 16 0 0 1 60 0,2 60 1 60 0,5 60 2 60 17 0 0 3 0 1,6 0 2,5 -10 1,5 -10 4,5 -10 18 0 0 1 0 0,2 0 1 -10 0,5 -10 2 -10 19 0 0 2 0 1,2 0 2 -10 1 -10 4 -10 20 0 0 1 0 0,2 0 1 10 0,5 10 2 10 21 0 0 2 0 0,2 0 2 30 1 30 4 30 22 0 0 1 0 0,2 0 1 20 0,5 20 2 20 23 0 0 2 0 1,2 0 2 0 1 0 4 0 24 0 0 1 0 0,2 0 1 -20 0,5 -20 2 -20 25 0 0 2 0 1,2 0 1,5 -90 0,75 -90 3 -90 26 0 0 1 0 0,2 0 1 90 0,5 90 2 90 27 0 0 1 0 0,7 0 1,5 20 0,75 20 3 20 28 0 0 0,5 0 0,2 0 1 0 0,5 0 2 0 29 0 0 1 0 0,7 0 1,5 0 0,75 0 3 0 30 0 0 0,5 0 0,2 0 1 0 0,5 0 2 0 31 0 0 1 0 0,7 0 1,5 45 0,75 45 3 45 32 0 0 0,1 0 0,2 0 1 0 0,5 0 2 0 33 0 0 0,5 0 0,7 0 1,5 0 0,75 0 3 0 34 0 0 0,1 0 0,2 0 1 0 0,5 0 2 0 35 0 0 0,5 0 0,7 0 1,5 0 0,75 0 3 0 36 0 0 0,1 0 0,2 0 1 70 0,5 70 2 70 37 0 0 0,5 0 0,7 0 1,5 0 0,75 0 3 0 38 0 0 0,1 0 0,2 0 1 0 0,5 0 2 0 39 0 0 0,5 0 0,7 0 1,5 0 0,75 0 3 0 40 0 0 0,1 0 0,2 0 1 0 0,5 0 2 0

A partir da combinação desses perfis nas três fases foram criados 8 ensaios dife- rentes para os harmônicos de tensão: RRR, RRZ, XXE, XER, RZX, XMN, ZXZ e ZME. Um ensaio do tipo XER significa que para a fase A foi utilizada a composição com os limites do PRODIST, para a fase B foi utilizada a composição harmônica com os limites da norma IEC e para a fase C foi utilizada a composição harmônica recomendada pelo PROREDE.

Capítulo 5. Plataforma e Metodologia de Testes 130

Para monitorar os sinais gerados foi instalado em paralelo com o medidor SEL 734, o qualímetro portátil IMS PQ 700 a fim de obter as oscilografias dos sinais de tensão gerados e o impacto destes na corrente. As Figuras 5.16 a 5.17 apresentam os sinais de tensão e corrente de um dos ensaios gerados.

É importante destacar que os perfis foram criados com o intuito de gerar uma aleatorização do processo de teste do SGQ e não existe correlação física entre os distúrbios gerados.

Figura 5.16 – Sinal de tensão - Ensaio 8 (ZME)

Figura 5.17 – Sinal de corrente - Ensaio 8 (ZME)

Além dos ensaios apresentados, foram realizados também outros ensaios similares (com pequenas modificações de valores e ângulos). A partir desses ensaios foram gerados os 9 arquivos-mãe utilizados para geração dos 20 conjuntos de dados semi-sintéticos.

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