IMPLEMENTAÇÃO NO ATP

A implementação do circuito de potência do modelo no ATP está apresenta- da na Figura 4.17. São utilizadas as chaves tipo 13, chave controlada pela subroti- na TACS (Transient Analysis of Control Systems), que é um módulo de simulação do ATP para análise de sistemas de controle no domínio do tempo. Neste módulo estão disponíveis blocos lógicos, matemáticos e funções de processamento de si- nais. A chave se fecha quando o sinal no nó “TACS” da chave, acima da represen- tação gráfica de abertura/fechamento, está em nível 1 e se abre com o sinal em nível 0, independente da corrente que circula pela mesma. Portanto, deve-se ter cuidado no controle das chaves a fim de se evitar variações bruscas de corrente que podem causar oscilações numéricas e picos de tensão. O ATP não permite a conexão de duas chaves em série, e por este motivo foi necessário utilizar a resis- tência R21 de baixo valor entre as chaves CHP1 e CHB. O valor de resistência uti- lizado foi 0,1mΩ.

Figura 4.17 – Implementação no ATP: Circuito de Potência.

A primeira opção de implementação do controle das chaves é utilizar os blo- cos de controle do TACS. Porém, uma das restrições do ATP é com relação à alo- cação de memória para simulação, e como o sistema a ser desenvolvido no estudo de caso requer um grande número de componentes, é importante que o modelo do LCC pirotécnico utilize o mínimo de memória possível. Assim, para implementação do controle das chaves e da resistência não linear foi utilizado o módulo de simula- ção MODELS [45].

O módulo MODELS é uma linguagem de programação para simulação no domínio do tempo, utilizada como uma ferramenta para descrever o comportamen- to dinâmico de sistemas físicos complexos. Desta forma é possível desenvolver modelos de circuito e controle de componentes mais facilmente que utilizando os blocos disponíveis no ATP. A Figura 4.18 apresenta o código elaborado para o controle das chaves do modelo.

O modelo recebe a medição da corrente na chave CHP1 e a tensão nos terminais do fusível. As saídas são os sinais de controle das chaves. A fim de ga- rantir apenas uma operação de cada chave, são utilizadas as variáveis nomeadas como “FLAG”, funcionando analogamente aos blocos biestáveis do Simulink. Todo o restante da lógica de controle é a transcrição do proposto no item 4.2 para a lin-

guagem de programação.

Figura 4.18 – Implementação no ATP: Controle das Chaves.

Para modelar a resistência do arco elétrico foi utilizada o resistor não linear MODEL CONTROLEFUS DATA DERIVADA,IMAX,IMIN,I2T,V,ATRASO,TOL INPUT I,V1,V2 OUTPUT CHB,CH1,CH2,CH3,CHP VAR CHB,CH1,CH2,CH3,CHP,FLAG1,FLAG2,FLAG3,FLAG4,DER,I2TC,I2,VC,DLY,AUX INIT CHP:=1 CHB:=1 CH1:=0 CH2:=0 CH3:=0 FLAG1:=0 FLAG2:=0 FLAG3:=0 FLAG4:=0 DER:=0 I2TC:=0 I2:=0

VC:=0 DLY:=0 AUX:=0 ENDINIT

EXEC

IF t>0.01 THEN

DER:=abs((I-prevval(I))/timestep)

I2:=I*I

IF (DER>=DERIVADA) AND (abs(I)>=IMIN) AND (abs(I)<=IMAX) AND

(FLAG1=0) THEN FLAG1:=1 CHB:=0 CH1:=1 integral(I2):=0 ENDIF

IF FLAG1=1 AND FLAG2=0 THEN

I2TC:=integral(I2)

IF I2TC>= I2T THEN FLAG2:=1

CH1:=0 CH2:=1 ENDIF ENDIF

IF FLAG2=1 AND FLAG3=0 THEN

VC:=abs(V1-V2) IF VC>V THEN CH3:=1 DLY:=DLY+timestep IF DLY>ATRASO THEN FLAG3:=1 CH2:=0 ENDIF ENDIF ENDIF

IF FLAG3=1 AND FLAG4=0 THEN

AUX:=abs(I)

IF AUX <= TOL THEN CH3:=0 CHP:=0 FLAG4:=1 ENDIF ENDIF ENDIF ENDEXEC ENDMODEL

tipo 91, resistor variável no tempo controlado por TACS. A resistência assume o valor conectado ao terminal “T” do componente, calculada através de um bloco da MODELS. A Figura 4.19 apresenta o código utilizado para o cálculo do resistor não linear.

Figura 4.19 – Implementação no ATP: Resistência Não Linear.

A fim de validar o funcionamento da implementação no ATP, foi modelado o mesmo caso teste do Simulink, conforme Figura 4.20.

Figura 4.20 – Sistema Teste no ATP. MODEL RFus INPUT v1, v2, stat OUTPUT r VAR c, r, aux, v INIT c:=0 r:=1 aux:=0 v:=0 ENDINIT EXEC v:=v1-v2 IF stat = 0 THEN IF v >= 0 THEN c:= -974+0.0917*v+0.000015*v**2 ELSE c:= 974+0.0917*v-0.000015*v**2 ENDIF aux:= abs(v) IF aux >= 6000 THEN r:= v/c ENDIF ENDIF ENDEXEC ENDMODEL

As Figura 4.21, 4.22 e 4.23 apresentam os resultados obtidos no ATP para faltas nos mesmos instantes da simulação no Simulink, t = 43ms, 45,83ms e 50ms.

Figura 4.21 – Falta em t = 50ms. Tensão em verde; corrente em vermelho.

Figura 4.22 – Falta em t = 43ms. Tensão em verde; corrente em vermelho.

Figura 4.23 – Falta em t = 45,83ms. Tensão em verde; corrente em vermelho.

Comparando os resultados obtidos no Simulink e no ATP é possível verificar a consistência do modelo proposto em dois programas computacionais distintos. Com o intuito de evidenciar esta consistência, a Figura 4.24 apresenta uma compa- ração das formas de onda de tensão e corrente obtidas durante a atuação do LCC no Simulink e no ATP.

Figura 4.24 – Comparação dos Resultados.

Um ponto interessante a ser observado é com relação à defasagem entre a tensão e a corrente durante a operação do LCC. Como é característica dos siste-

mas elétricos de potência a reatância indutiva ser consideravelmente maior que a resistência, durante uma falta espera-se que a corrente esteja atrasada da tensão com um ângulo próximo de 90º. Porém, como pode ser claramente visto na Figura 4.24, a tensão e a corrente estão praticamente em fase. Isto é causado pela resis- tência do arco elétrico durante o processo de extinção da corrente no fusível. Co- mo o elo fusível se funde muito rapidamente, a resistência não linear que modela o arco elétrico está presente já nos primeiros milissegundos após a falta, o que pro- voca a transição do sistema de predominantemente indutivo para predominante- mente resistivo ao longo do transitório.

4.4. METODOLOGIA PARA CÁLCULO DOS AJUSTES DE DISPARO DO