METODOLOGIA

A avaliação e validação das estratégias de controle de tensão propostas foram feitas utilizando algoritmos computacionais implementados no software MatPower. O MatPower é uma ferramenta livre, desenvolvida para executar cálculos de fluxo de potência em sistemas elétricos, dentro do ambiente do software MATLAB.

Medição da Tensão Vmed e Potências P_inje Q_inj

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 V_ref

ref ref ref

V =V + ∆V

min ref max

V <V <V Define valor inicial de V_ref Não Sim Não Troca de TAP Não Sim Sim Manobra Banco de Capacitores Banco disponível Sim mod banco banco Q =Q ±Q Sim Não ref tap V =V Sim

min ( med mod) max

O comportamento das unidades eólicas para geração de energia elétrica para diferentes situações de vento é simulado computacionalmente através da expressão (10) que determina a potência ativa gerada em função da velocidade de vento e dos limites do conjunto gerador elétrico e conversores estáticos.

Uma vez que diferentes níveis de inserção da geração eólica no sistema de distribuição produzem diferentes impactos no sistema, os testes desenvolvidos consideram três níveis diferentes, 25, 50 e 75%, ressaltando assim o impacto da variação da inserção eólica no sistema.

A operação dos dispositivos reguladores como o transformador OLTC e banco de capacitores chaveados foram reproduzidos através de rotinas computacionais que ajustam os parâmetros do sistema de distribuição, relação de transformação e susceptância na barra de referência. O tempo morto do transformador OLTC adotado neste trabalho não é considerado nas estratégias de controle propostas pelo fato dos estudos terem sido realizados com medições no intervalo de 10 minutos. Entretanto, um tempo morto típico de 30 a 60 segundos pode ser utilizado na implementação das estratégias de controle propostas sem afetar o desempenho do controle proposto.

Assumindo que a tensão do sistema fica em torno da tensão nominal da unidade eólica em condições de regime permanente, considerou-se que o limite de corrente dos conversores de potência é atingido na potência nominal do conjunto. Diante disso, assume-se nas estratégias que o limite de operação das unidades eólicas é dado em função da potência nominal da máquina.

Para garantir o realismo do estudo, dados de ventos reais foram utilizados, provenientes do serviço nacional de meteorologia norte americano (NATIONAL WEATHER SERVICE ORGANIZATION, 2012). Leituras de velocidades de vento de inúmeras estações meteorológicas são disponibilizadas pelo órgão, na sua grande parte de estações instaladas na América do Norte. As medições de vento das estações têm períodos de integração de 10 minutos em períodos anuais. Os dados de velocidade de vento selecionados para o estudo foram testados, e classificados de acordo com a análise estatística e probabilística, e os dias com leituras inválidas foram descartados. Diferentes classes de vento (ventos de classe 5, 6 e 7) foram utilizadas para impor aos aerogeradores diferentes regimes de vento.

Os dados do sistema de distribuição como impedância da linha de subtransmissão e transformador OLTC são baseados em dados reais de um sistema

de distribuição de uma concessionária nacional. Para avaliar as estratégias em condições de operação aproximadas de um sistema real, a curva de carga utilizada também foi obtida a partir de um sistema de distribuição real, com integração de 10 minutos.

Uma das estratégias propostas utiliza conceitos de previsão de velocidade do vento e de carga com o objetivo de determinar a magnitude da tensão do sistema de distribuição para um horizonte de 10 minutos adiante para anteceder ações de controle e evitar violações dos limites da largura de banda da tensão.

Os resultados apresentados no capítulo seguinte foram obtidos através de simulações computacionais considerando os dados de vento e carga para cada 10 minutos. Ou seja, os fluxos de potência foram calculados considerando intervalo de tempo de 10 minutos. Entretanto, para implementação da estratégia em sistemas reais, a atualização dos valores de referência da potência reativa injetada ou da tensão de referência da geração eólica pode ser feita em tempo real, considerando as limitações do sistema de supervisão e aquisição de dados (SCADA, do Inglês, Supervisory Control and Data Acquisition) da subestação. Todas as estratégias foram submetidas as simulações para o maior período de dados válidos para cada classe de vento.

4.6.1 Metodologia de Avaliação do Desempenho das Estratégias Propostas

A avaliação da eficácia e desempenho das estratégias de controle propostas foi feita principalmente através da análise da magnitude da tensão obtido após a regulação da tensão na barra de referência do sistema de distribuição. O perfil obtido foi avaliado perante diferentes combinações de classe de vento e inserção da geração eólica.

As variações e flutuações de tensão ao longo de grande prazo de tempo (período de um ano, por exemplo) são avaliadas através da análise do desvio padrão da curva de tensão da barra de referência. Violações dos limites da largura de banda também são consideradas.

A avaliação da eficiência das estratégias de controle propostas também será realizada através da análise dos resultados obtidos para o número médio de comutações de tap do transformador OLTC e do número médio de chaveamentos do

banco de capacitores. As comutações de tap são expressas em termos do número médio diário de comutações em razão dos diferentes períodos de tempo de simulação para os dados de vento obtidos.

A potência reativa gerada e injetada no sistema pela geração eólica com a finalidade de regulação de tensão também é quantizada através do valor médio do módulo da potência.

O impacto do erro na estimação de vento e carga sobre as variáveis do sistema de distribuição será avaliado para os diferentes níveis de erro de previsão.