4. FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS PARA SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE ESQUEMAS DE
4.4. REPRESENTAÇÃO DO CONTROLE SECUNDÁRIO DE TENSÃO EM PROGRAMAS
A seguir é realizada uma discussão sobre a representação do controle secundário de tensão em três diferentes softwares comerciais: ANAREDE e ANATEM desenvolvidos pelo CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica) e o POWERSYLAB desenvolvido pelo GSEE-PUCRS em conjunto com a COPPE-RJ.
4.4.1.
Representação no ANAREDE
O Programa de Análise de Redes (ANAREDE) consiste em um conjunto de aplicações computacionais englobando programas de fluxo de potência, equivalente de redes, análise de contingências, análise de sensibilidade de tensão, redespacho de potência ativa e fluxo de potência continuado.[60].
O ANAREDE não contempla a inserção de esquemas de controle definidos pelo usuário, o que dificulta a simulação de esquemas de controle secundário de tensão. Uma alternativa para a simulação é considerar a barra piloto como uma barra remota e ajustar os fatores de participação de controle remoto dos geradores em função de suas capacidades. Esta implementação apresenta problemas relacionados aos limites de tensão dos geradores.
O ideal na simulação do CST seria que, quando um gerador atingisse o limite máximo de tensão, o mesmo fosse retirado da malha de controle e a potência reativa necessária para a manutenção da tensão da barra piloto fosse redistribuída entre as máquinas restantes da
área, de forma proporcional à capacidade das máquinas restantes na área de controle. Isto permite que a tensão na barra piloto seja mantida até que o ultimo gerador da área atinja o limite máximo de tensão.
No ANAREDE, quando uma das máquinas atinge o seu limite máximo de tensão, não é possível realizar a retirada desta máquina. Neste caso, a máquina perde a capacidade de regulação de tensão, e como os fatores de participação são fixos, uma nova injeção de reativo deve ser calculada. Neste caso, a capacidade de injeção de potência reativa para a manutenção da tensão da barra piloto fica comprometida podendo comprometer os resultados da simulação e até apresentar problemas de convergência.
4.4.2.
Representação no ANATEM
O ANATEM (Programa de Análise de Transitórios Eletromecânicos) é um programa de simulação do comportamento dinâmico de sistemas de potência, amplamente utilizado por empresas do setor.
Um esquema de controle secundário de tensão pode ser modelado no ANATEM através de Controladores Definidos pelo Usuário (CDU), representando no domínio da freqüência as equações de controle desejadas por diagrama de blocos [61].
Uma das dificuldades na simulação de esquemas de controle secundário de tensão no ANATEM constitui-se na determinação do ponto inicial de operação do sistema, uma vez que as condições iniciais para a simulação são obtidas por um caso de fluxo de potência convergido do ANAREDE. Como o ANAREDE possui algumas limitações para inclusão de esquemas de controle o seguinte procedimento deve ser utilizado:
• Primeiramente realiza-se uma simulação, com o esquema de controle já incluso, sem qualquer tipo de evento até o instante que o sistema entra em regime;
• Os valores de tensão dos geradores obtidos são então utilizados para a execução de um novo caso de fluxo de potência, sendo este caso utilizado como condição inicial para a simulação do sistema com a malha de controle. A falta de integração entre os programas para simular o CST torna trabalhosa a tarefa de projeto e simulação, uma vez que é necessário manipular dados manualmente, o que acarreta perda de tempo e possibilidade de entrada errada de dados.
4.4.3.
Representação no POWERSYSLAB
O POWERSYSLAB é um ambiente integrado de simulação e análise de sistemas elétricos que reúne vários aplicativos em uma única ferramenta. A representação do sistema de potência no POWERSYSLAB é realizada de forma bastante intuitiva apresentando grande concordância com a descrição de um sistema de potência real. No POWERSYSLAB o sistema de potência pode ser dividido em áreas, sendo que cada área pode conter um Centro de Operação do Sistema de Energia Elétrica (COSEE), o que facilita a implementação de esquemas de controle hierárquico.
O COSEE é composto por um sistema de supervisão (SCADA) e esquemas de controle centralizado. O controle secundário de tensão pode ser implementado em um esquema de controle centralizado através de modelos definido pelo usuário em diagrama de blocos no domínio da freqüência. O SCADA é o dispositivo responsável pela comunicação entre o centro de controle e as Unidades Terminais Remotas (UTR) dos geradores controlados.
Uma das principais vantagens da utilização do POWERSYSLAB na simulação do controle secundário é a independência existente entre a descrição física e os modelos dos dispositivos do sistema. Um dispositivo pode possuir diversos modelos sendo que estes modelos são escolhidos baseados no estudo em questão. Isto gera uma grande flexibilidade, visto que é possível chavear diferentes modelos em tempo de execução. Pode-se, por exemplo, carregar os modelos estáticos dos dispositivos, calcular um fluxo de potência e, em seguida, carregar os modelos dinâmicos dos mesmos dispositivos e realizar uma simulação dinâmica no domínio do tempo.
A principal desvantagem da utilização do POWERSYSLAB na simulação de esquemas de controle constituiu contraditoriamente uma de suas vantagens que é o alto grau de detalhamento do sistema. Por exemplo, para que o modelo do controle centralizado tenha acesso a um parâmetro interno do modelo de uma máquina é necessária à inclusão de um medidor e uma UTR na subestação onde a máquina está inserida. Após a inserção é necessária a associação deste medidor com a UTR, e em seguida a criação de um canal de comunicação entre a UTR e o SCADA e o COS para a realização da leitura do parâmetro desejado. Este alto grau de detalhamento pode, às vezes, aparentar uma dificuldade na utilização da ferramenta.