Programas comerciais

A maioria dos programas para estudos no SEP são produtos comerciais obtidos por meio de licenças com um alto custo de aquisição [1]. Além disso, esses programas proprietários possuem licenças com direitos exclusivos para o produtor e seu uso, redistribuição ou modificação são proibidos sem a permissão do desenvolvedor. A aquisição dessas permissões, quando concedida, implica em um custo ainda maior ao usuário.

Na conjuntura desse trabalho, os programas comerciais Anarede, Anatem, CYME, ETAP, PowerFactory, PowerWorld Simulator, PSS®_{E, Power*Tools for Windows e}

SimPowerSystems são aqui sucintamente destacados, sendo que muitos deles também são evidenciados em [19] e [20]. Com exceção do Anatem, todos as aplicações mencionadas possuem uma interface gráfica de usuário (GUI, do inglês Graphical User Interface) e ferramentas CAD (Computer Aided Design) bastante amigável e intuitiva.

1.3.1.1 Anarede

O Anarede, desenvolvido pelo CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica), permite a realização dos seguintes estudos: fluxo de carga, equivalente de redes, análise de contingências, análise de sensibilidade de tensão, redespacho de tensão, redespacho de potência ativa e fluxo de potência continuado [21]. Segundo seus desenvolvedores, o Anarede é o programa mais utilizado no Brasil para análise de SEP em regime permanente [22].

1.3.1.2 Anatem

Também desenvolvido pelo CEPEL, o programa de Análise de Transitórios Eletromecânicos – Anatem, é uma aplicação computacional para realização de estudos de estabilidade. Possui a capacidade de representação dos principais componentes dinâmicos: geradores síncronos, dispositivos FACTS (Flexible AC Transmission Systems), elos de corrente contínua, motores de indução, cargas estáticas e dinâmicas, usinas eólicas e sistemas de controle de forma geral [23].

Tese de Doutorado

É amplamente utilizado pelo setor elétrico brasileiro em praticamente todos os estudos envolvendo dinâmica e transitórios eletromecânicos de usinas elétricas do sistema interligado nacional (SIN).

1.3.1.3 CYME

Desenvolvido pela empresa canadense CYME International, o software CYME possui ferramentas de simulação na área de transmissão, distribuição e industrial. É um programa modular, que fornece solução em diversos tipos de estudo: fluxo de carga, curto-circuito balanceado ou desbalanceado, fluxo de potência ótimo, balanceamento e alocação/estimação de cargas, análise de estabilidade transitória, análise de harmônicos, entre outros estudos. Possui uma vasta biblioteca de equipamentos industriais e elementos de controle [24].

Como método numérico de solução de fluxo de carga, o software permite ao usuário a escolha entre Newton-Raphson, Desacoplado Rápido ou Gauss-Seidel [20].

1.3.1.4 ETAP

O programa ETAP é uma plataforma de engenharia elétrica de projeto, simulação e operação para automação de sistemas de geração, transmissão distribuição e industriais com a possibilidade de aplicação em tempo real [25].

Permite o estudo de arcos elétricos, fluxo de carga, curto-circuito, partida de motor, fluxo de carga ótimo, estabilidade transitória, partida de gerador, estimação de parâmetros, coordenação da proteção, dimensionamento e descarga de baterias, entre outros [19].

1.3.1.5 PowerFactory

O programa PowerFactory, desenvolvido pela DIgSILENT, possui a vantagem da integração entre os modelos de geração, transmissão, distribuição e redes industriais e a capacidade de análise de suas interações. Dentre várias funcionalidades do software destacam- se as seguintes: fluxo de carga (monofásico, bifásico e trifásico), curto-circuito, harmônicos, estabilidade transitória, transitórios eletromagnéticos, simulação quase dinâmica, redução de redes, funções de proteção, fluxo de carga ótimo e estabilidade de pequenos sinais (análise de autovalores) [26].

Tese de Doutorado Possui integração com GIS (Geografic Information System), o qual permite coletar, armazenar, manipular, visualizar e analisar dados espacialmente referenciados; além do sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), software de supervisão das variáveis de um sistema de controle.

1.3.1.6 PowerWorld Simulator

O PowerWorld Simulator é um pacote de simulação de sistema de energia interativa projetado para simular operação do sistema de potência de alta tensão em um período de tempo variando de vários minutos a vários dias. O software contém um pacote de análise de fluxo de carga altamente eficaz capaz de resolver de forma eficiente sistemas de até 250000 barras. Além disso o programa possui vários complementos adicionais: cálculo de curto-circuito, análise de contingência, fluxo de carga ótimo, estabilidade transitória e de tensão [27].

1.3.1.7 PSS®_E

PSS®_{E é um simulador de sistema de potência e ferramenta de análise para operação de}

transmissão de potência e planejamento. É utilizado em mais de 145 países por engenheiros, consultores, universidades e laboratórios de pesquisa [28]. Foi o primeiro programa do sistema de potência baseado em uma GUI, lançado em 1976 [19].

Permite a realização de estudos como fluxo de carga, simulação dinâmica de pequenas e grandes perturbações, fluxo de carga ótimo, análise de contingência, análise harmônica, curvas PV (potência ativa por tensão) e QV (potência reativa por tensão), faltas balanceadas e desbalanceadas, dentre outros. Também é possível a criação de modelos de controle definidos pelos usuários por meio de rotinas desenvolvidas por meio de linguagens de programação, tais como FORTRAN e Python, ou pela construção na forma de diagrama de blocos [20].

1.3.1.8 Power*Tools for Windows

Criado pela SKM System Analysis, o Power*Tools for Windows (PTW), desenvolvido desde 1978 (então com o nome de DAPPER), possui uma série de pacotes para análise de SEPs voltadas para sistemas industriais. Possui atualmente mais de 45000 usuários em todo o mundo, e a presença em 89 países [19][29].

Tese de Doutorado

Possui funções de fluxo de carga, fluxo de carga ótimo, dimensionamento de transformadores e alimentadores, coordenação de proteção (módulo CAPTOR), análise de arcos elétricos, partida transitória de motores (módulo TMS), análise harmônica (módulo HI_WAVE), estabilidade transitória (módulo I*SIM), dimensionamento de baterias, entre outras.

1.3.1.9 SimPowerSystems

É uma toolbox que expande o Simulink do MATLAB, fornecendo vários modelos de elementos e ferramentas para sistemas de potência. Dentre esses modelos são incluídas máquinas trifásicas, componentes para aplicação em sistemas FACTS e sistemas de energia renovável. As principais análises realizadas pelo programa são o fluxo de carga, estabilidade transitória, análise harmônica e cálculo da distorção harmônica [30]. É uma das ferramentas mais utilizadas para pesquisa devido principalmente a sua generalização e consequente facilidade na criação de novas tecnologias aliada à poderosa GUI oferecida pelo Simulink.

Modelos mecânicos, hidráulicos, pneumáticos e da toolbox Simscape podem ser integrados aos modelos elétricos [20][30], ampliando ainda mais a capacidade de generalização do software.