X EDAO – ENCONTRO PARA DEBATES DE ASSUNTOS DE OPERAÇÃO
UMA NOVA METODOLOGIA NO CONTROLE DE TENSÃO EM BARRAS DE FRONTEIRA ENTRE A REDE BÁSICA E AS REDES DE SUBTRANSMISSÃO
Dirceu Laube Romão Kowaltschuk Hedileine Vianna de Amorim
COPEL COPEL COPEL
Curitiba – PR Curitiba – PR Curitiba – PR
RESUMO
Este artigo tem como objetivo apresentar a experiência realizada pela Companhia Paranaense de Energia (COPEL) na implantação de uma metodologia de controle de tensão das barras de subestações que são fronteiras entre a rede básica e a rede de conexão. Tal experiência visou ajustar a tensão nas barras de carga em função da sua carga instantânea, e não de acordo com faixas horárias, de forma a evitar variações bruscas na tensão dos consumidores.
PALAVRAS-CHAVE
Controle automático de tensão, fronteira entre redes básica e de conexão.
1.0 INTRODUÇÃO
O controle de tensão em função da carga é um processo já usado há muito tempo em barras de carga de 13,8 e 34,5kV, com comprovado sucesso. Na COPEL a sua implementação consistiu basicamente de um software, residente no micro local de cada subestação que, em função da corrente, verifica qual é o patamar de tensão desejável através de uma tabela, e procura comutar tapes de transformadores e manobrar bancos de capacitores, de modo a fazer com que a tensão de operação das barras de carga fique restrita a certas faixas pré-definidas.
Nas subestações de fronteira entre a rede básica e
a rede de conexão, caracterizadas pelo
rebaixamento das tensões de 230kV para 138 ou 69kV, as tensões são controladas por faixa horária, de acordo com as especificações das áreas de estudos elétricos. Este sistema apresenta alguns inconvenientes, sendo o principal deles o da abrupta transição de tensões, verificada nos horários de transição de faixa, quando as variações de carga podem não ter ocorrido como previsto. Os equipamentos mais penalizados nesta situação são os transformadores de carga das subestações de distribuição, que têm de compensar o fato da tensão primária estar inadequada através de uma grande excursão no comutador de tapes.
Para os consumidores havia o inconveniente de serem submetidos a uma sobretensão sustentada que, muitas vezes, não era completamente eliminada, pois freqüentemente os transformadores de carga atingiam o tape máximo, esgotando a possibilidade de corrigir as tensões das barras de carga. Se a transição de tensão na barra de fronteira fosse mais suave, a variação da posição dos tapes dos transformadores de carga seguiria a mesma tendência. A partir do problema verificado surgiu a idéia de aplicar o controle de tensão em função da carga também para os transformadores interligadores.
2.0 HISTÓRICO
A COPEL realiza o ajuste automático de tensão das barras controladas nas subestações de sua
responsabilidade desde 1984, através de
comutação automática de tapes. A adequação das tensões é realizada desde essa época através do seu Centro de Operação do Sistema (COS), e tal controle foi sendo adaptado sempre que houve atualizações tecnológicas do seu Sistema de
Supervisão e Controle (SSC). Os ajustes
implantados sempre foram norteados pelas
informações fornecidas pela área de estudos elétricos, e obedeciam a faixas de operação de acordo com o horário do dia. As telas principais da interface homem-máquina do software atual de controle de tensão, CAT, estão reproduzidas nas Figuras 1, 2 e 3.
FIGURA 1 – Tela da interface homem-máquina do controle horário de tensão, utilizada para acompanhamento do desempenho do CAT, pelo
2/8 FIGURA 2 – Parte complementar da tela da
interface homem-máquina do controle horário de tensão, utilizada para acompanhamento do desempenho do CAT, pelo operador do sistema.
FIGURA 3 – Tela da interface homem-máquina do controle horário de tensão com especificação dos
limites de tensão para as barras controladas.
Independentemente do comprometimento com a qualidade no controle de tensão, o COS COPEL sentiu a necessidade de que todos os demais processos inerentes à operação do sistema interligado – na pré-operação, tempo real e pós-operação – fossem certificados. Com o propósito de garantir a qualidade dos seus serviços, a partir do ano 2000 iniciaram-se os procedimentos para adequar esse centro aos requisitos da certificação ISO 9001:2000, e que foi concedida a partir de 29 de junho de 2001. Tal sistema da qualidade exige o acompanhamento de indicadores pela empresa certificada, e dentre vários outros está o de controle de tensão. Dados históricos mostram que desde a sua implantação há poucos registros de violação
nesse quesito, sendo que esse indicador
permanece de forma constante próximo a 100%.
2.1 Fatos motivadores
Apesar da COPEL já possuir há um longo tempo um sistema automático de controle de tensão, e não haver um número elevado de registros de operação fora do padrão nesse item no Sistema da Qualidade (SQ) do COS, alguns motivos levaram esse centro a repensar a sistemática de controle de tensão, dentre os quais é possível destacar:
- Uma das exigências da certificação ISO 9001:2000 é a realização de pesquisa de opinião
com outras áreas da empresa que são seus “clientes”. Ou seja, o trabalho do COS acaba afetando, direto ou indiretamente, os serviços realizados por outros setores da empresa. De forma
constante nessas pesquisas eram relatadas
dificuldades de ajuste de tensão nos
transformadores de carga, principalmente na passagem da carga leve para média, já que havia um grande número de acionamentos do comutador de tapes dos transformadores interligadores em um período curto de tempo;
- Torna-se necessário otimizar os interesses de controle de tensão na Rede Básica e Rede de Subtransmissão, controlando o fluxo de reativos entre subestações da mesma área de influência, adequando dessa forma o carregamento nos transformadores dessa área;
- Com a mudança nas características da carga, percebeu-se que a curva de carga em algumas regiões não acompanhava mais o horário de mudança da tensão, criando a necessidade de ajuste manual pela Operação em Tempo Real (OTR) do COS. O consumo de energia das indústrias no estado também se modificou, visto que algumas empresas se mudaram ou se instalaram fora da capital ou dos maiores centros urbanos. A OTR do COS, analisando os fatos citados, sugeriu que a metodologia para controle de tensão fosse alterada. Reuniu-se com a área de estudos elétricos da COPEL e apresentou uma proposta de mudança. Após um período de análise, esse setor concordou com os argumentos e definiu os parâmetros que deveriam ser implantados no novo software a ser desenvolvido pela equipe de Infra-estrutura no SSC do COS.
3.0 ÁREAS ELÉTRICAS
A experiência da equipe de estudos elétricos da COPEL mostra que o sistema de potência pode ser dividido em áreas elétricas. O sistema se divide em áreas de rede de conexão, funcionalmente dependentes de seus respectivos transformadores interligadores. Podem até existir ligações entre diferentes áreas de conexão, porém estabelece-se naturalmente um fluxo muito pequeno através de tais elos, em sistemas bem projetados. Para aplicar este controle de tensão foram identificados e estabelecidos os valores de tensão em função da corrente dos correspondentes transformadores interligadores de cada área.
No estado do Paraná, nas regiões atendidas pela COPEL, foram identificadas as seguintes áreas funcionais, para controle de tensão, e ilustradas na Figura 4, a saber:
- Subsistema de Atendimento do Litoral;
- Subsistema de Atendimento da região de Maringá (Noroeste);
- Subsistema de Atendimento da região de Londrina (Norte Velho);
- Subsistema de Atendimento ao Sudoeste na região de Cascavel e Guaíra;
- Subsistema de Atendimento ao Sudoeste na região de Pato Branco;
3/8 - Subsistema de Atendimento à região do
Centro-Sul, de Ponta Grossa;
- Subsistema de Atendimento à região
Metropolitana de Curitiba (Área de influência das SEs Cidade Industrial de Curitiba – CIC – e Umbará – UMB);
- Subsistema de Atendimento à região
Metropolitana de Curitiba (área de influência das SEs Campo Comprido – CCO e Pilarzinho – PIL);
- Subsistema de Atendimento à região
Metropolitana de Curitiba (área de influência da SE Uberaba – UBR);
- Subsistema de Atendimento à região
Metropolitana de Curitiba (área de influência da SE Santa Mônica – SMC).
FIGURA 4 - Áreas de conexão independentes, sob o ponto de vista de controle de tensão no estado do
Paraná.
3.1 Variáveis
Após o período de análise da proposta, o setor de estudos elétricos avaliou os parâmetros a serem implantados no novo Controle Automático de Tensão (denominado CAT Carga) para cada área elétrica estabelecida. As principais variáveis da proposta ao novo sistema são:
- Carga máxima de cada área; - Carga mínima da cada área;
- Valor de tensão máximo da barra de referência em cada área;
- Valor de tensão mínimo da barra de referência em cada área;
- Fator de ajuste, utilizada para outras barras diferentes da barra de referência, normalmente uma simples parcela agregada à equação.
Estes parâmetros são definidos por pareceres [1], [2], oriundos da área de estudos elétricos, que embasam as instruções normativas de operação. Com o novo software já desenvolvido pela equipe de Infra-estrutura do COS COPEL, o próprio operador em tempo real realiza a implantação dos ajustes definidos tendo a norma de controle de tensão em mãos. No software também foi considerada a possibilidade de se realizar algum pequeno ajuste manual no sistema, e dessa forma é possível agregar uma parcela positiva ou negativa ao resultado da equação de controle da tensão. A seu sentimento, o operador fica livre para somar ou diminuir um valor de tensão em kV à equação de controle. A forma de visualização do sistema de controle pode ser visto na Figura 5.
FIGURA 5 – Tela da interface homem-máquina do novo controle de tensão em função da carga. O ajuste manual, no entanto, não vem sendo muito utilizado em virtude do bom desempenho do sistema.
A abordagem utilizada para a especificação do novo método de controle de tensão em função da corrente foi desenvolvida baseando-se em estudos elétricos de regime permanente de um subsistema, podendo ser dividida nas seguintes etapas: - Estimação dos valores máximo e mínimo entre os quais a tensão deveria variar;
- Verificação dos valores característicos de carga da área escolhida;
- Implantação de uma função linear simples para controle de tensão em função da carga, para cada barra de fronteira supervisionada do sistema de supervisão e controle.
4.0 ÁREAS IMPLEMENTADAS
As duas primeiras áreas escolhidas para a implementação do CAT Carga foram as do litoral paranaense e da região Noroeste do estado, principalmente por serem regiões com cargas dentro de uma área de influência bem definida ou por apresentarem variação brusca de comutação de tapes durante a passagem do horário de carga leve para a média.
4.1 Litoral do Paraná
A região do litoral do Paraná, atendida pela COPEL, foi a primeira região onde o sistema foi implantado [1]. Os transformadores interligadores controlados situam-se nas subestações Posto Fiscal (SE PFL) com um TF 230/138/13,8kV – 150MVA e na subestação Governador Pedro Viriato Parigot de
Souza (SE GPS), que possui dois TFs
230/138/13,8kV – 150MVA cada. Na Figura 6 é mostrado o diagrama unifilar da área independente do litoral do Paraná.
4/8 FIGURA 6 – Diagrama do sistema elétrico da região
do litoral do estado do Paraná com a região controlada pelo CAT delimitada
O modo de controle inicialmente implantado foi satisfatório, conforme pode ser visto comparando as figuras 7 e 8, referentes ao carregamento e a tensão no primário de um transformador de carga da região do litoral, localizado na subestação Paranaguá (SE PGA). Observa-se que no segundo
gráfico a linha de tensão acompanha o
comportamento da curva de carga dessa SE.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 0 h 0 0 0 1 h 0 0 0 2 h 0 0 0 3 h 0 0 0 4 h 0 0 0 5 h 0 0 0 6 h 0 0 0 7 h 0 0 0 8 h 0 0 0 9 h 0 0 1 0 h 0 0 1 1 h 0 0 1 2 h 0 0 1 3 h 0 0 1 4 h 0 0 1 5 h 0 0 1 6 h 0 0 1 7 h 0 0 1 8 h 0 0 1 9 h 0 0 2 0 h 0 0 2 1 h 0 0 2 2 h 0 0 2 3 h 0 0 tempo (horas) C o rr e n te s ( A ) - T e n s õ e s ( k V ) 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142
Corrente primário kV Primário
FIGURA 7 - Curva de carga e de controle de tensão na região do litoral do Paraná, antes da implantação
do novo método. 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0 h 0 0 0 1 h 0 0 0 2 h 0 0 0 3 h 0 0 0 4 h 0 0 0 5 h 0 0 0 6 h 0 0 0 7 h 0 0 0 8 h 0 0 0 9 h 0 0 1 0 h 0 0 1 1 h 0 0 1 2 h 0 0 1 3 h 0 0 1 4 h 0 0 1 5 h 0 0 1 6 h 0 0 1 7 h 0 0 1 8 h 0 0 1 9 h 0 0 2 0 h 0 0 2 1 h 0 0 2 2 h 0 0 2 3 h 0 0 horas C o rr e n te s ( A ) - T e n s õ e s ( k V ) 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 A Primário kV Primário
FIGURA 8: Curva de carga e de controle de tensão na região do litoral do Paraná, depois da
implantação do novo método.
Apesar da impressão inicial de que o novo sistema de controle era satisfatório, verificaram-se desvios de carga, e que deixaram claro que este sistema de controle deveria ser ajustado. Os problemas tornaram-se evidentes quando, na subestação Posto Fiscal, a carga do transformador interligador não correspondia ao previsto, ficando o controle de tensão na barra de fronteira desta unidade abaixo do desejado, gerando grande diferença entre os níveis das tensões controladas das barras das SEs PFL e GPS. A situação ideal seria que a barra de 138kV da SE Posto Fiscal operasse sempre com tensão superior à da SE Governador Parigot de Souza.
Entretanto, tal fato não ocorria, e sempre que havia uma redução de carga na SE Posto Fiscal, o controle de tensão perdia a coordenação, causando níveis baixos de tensão nessa subestação. Este fato prejudicava até a operação da rede básica, pois a tensão baixa na barra de 138kV de Posto Fiscal exigia que o transformador 230/138kV desta subestação operasse em seu tape mínimo, impedindo que fosse elevada a tensão do barramento de 230kV da SE Governador Parigot de Souza, adjacente à subestação Posto Fiscal, o que era contrário ao interesse da segurança da operação da rede básica.
A solução imediata para este problema era a de mudar a especificação dos parâmetros do sistema de controle, em função do carregamento real do transformador interligador da subestação Posto Fiscal, porém com a variação da carga entre diferentes dias da semana esta solução tendia a perder validade rapidamente. Também ocorreram problemas de perda da otimização da operação do sistema, no que diz respeito ao fluxo de reativos. Verificou-se, na região do litoral, um significativo fluxo de circulação de potência reativa entre os
transformadores das duas subestações
interligadoras. Conforme pode ser visto na Figura 9, com a primeira versão do sistema de controle ocorria uma diferença excessiva de tensões entre os barramentos de 138kV das SEs Governador Parigot de Souza e Posto Fiscal. Durante o período diurno a carga do transformador interligador de Posto Fiscal ficou muito baixa, e a sua tensão, conseqüentemente, foi proporcional à carga. Este fato era indesejável para a operação do sistema elétrico da região, porque fez com que a tensão da barra controlada de 138kV de Governador Parigot de Souza fosse elevada e a de Posto Fiscal fosse diminuída. Este fato implicou em operar o transformador de Posto Fiscal no tape máximo e em restringir a tensão da barra de 230kV da SE Governador Parigot de Souza.
Depois de um período de observação mais extenso, com constantes reajustes de parâmetros do sistema de controle, tornou-se claro que o comportamento do sistema não estava sendo o desejado, devido ao fato de se considerar somente a carga local de cada subestação no controle de tensão de uma área.
5/8 FIGURA 9 – Desempenho do CAT nas subestações
de Posto Fiscal e Governador Parigot de Souza, com os ajustes iniciais do CAT.
Procurou-se então definir a carga total na fronteira da região e através de simulações determinar os níveis ótimos de tensão para todas as barras, nos períodos de carga leve e pesada. O sistema de controle foi novamente ajustado, e suas equações de controle de tensão definidas em função da variação desta carga global. Além da função linear, as diversas equações de ajuste dos controles de
tensão, em cada barra controlada por
transformadores interligadores, foram definidas com parcelas constantes, específicas para cada barra, que permitem uma otimização de fluxo de reativo, garantindo na prática que se mantenham as diferentes tensões entre as barras, especificadas nos estudos elétricos quadrimestrais. A implantação desta simples filosofia teve êxito, no sentido de não requerer a freqüente atualização de parâmetros em função de casos particulares de carregamento. Pode-se observar pela Figura 10 que, após os ajustes necessários no novo sistema de controle, não houve mais uma grande variação de tensão entre as subestações GPS e PFL, otimizando dessa forma também o fluxo de reativos entre essas SEs.
FIGURA 10 – Desempenho do CAT nas subestações de Posto Fiscal e Governador Parigot
de Souza, com os ajustes finais do CAT.
Pelos gráficos das figuras 11 e 12 observa-se que as mudanças abruptas de tensão foram amenizadas com a implantação do CAT Carga.
Tensão 138kV SE Gov. Parigot de Souza na sem ana de 05 a 10/11/07
13 7 138 139 140 141 142 143 144 14 5 0 0 :0 0 0 5 :4 5 1 1 :3 0 1 7 :1 5 2 3 :0 0 0 4 :4 5 1 0 :3 0 1 6 :1 5 2 2 :0 0 0 3 :4 5 0 9 :3 0 1 5 :1 5 2 1 :0 0 0 2 :4 5 0 8 :3 0 1 4 :1 5 2 0 :0 0 0 1 :4 5 0 7 :3 0 1 3 :1 5 1 9 :0 0 0 0 :4 5 0 6 :3 0 1 2 :1 5 1 8 :0 0 2 3 :4 5
FIGURA 11 – Desempenho do CAT na subestação de Governador Parigot de Souza, com o sistema
antigo, controlado em função do tempo. Tensão 138kV SE Gov. Parigot de Souza na sem ana de 22 a 27/12/07
137 139 141 143 145 0 0 :0 0 0 5 :3 0 1 1 :0 0 1 6 :3 0 2 2 :0 0 0 3 :3 0 0 9 :0 0 1 4 :3 0 2 0 :0 0 0 1 :3 0 0 7 :0 0 1 2 :3 0 1 8 :0 0 2 3 :3 0 0 5 :0 0 1 0 :3 0 1 6 :0 0 2 1 :3 0 0 3 :0 0 0 8 :3 0 1 4 :0 0 1 9 :3 0 0 1 :0 0 0 6 :3 0 1 2 :0 0 1 7 :3 0 2 3 :0 0
FIGURA 12 – Desempenho do CAT na subestação de Governador Parigot de Souza, com o sistema
novo, controlado em função da carga.
4.2 Região Noroeste do Paraná
Com os conhecimentos adquiridos e utilizando a mesma filosofia modificada, foi implantado o sistema de controle de tensão na região noroeste
do estado [2], para os transformadores
interligadores das subestações Maringá (SE MGA), Sarandi (SE SDI) e Campo Mourão (SE CMO). Na Figura 13 é mostrado o diagrama unifilar das subestações dessa região do Paraná.
As recomendações oriundas dos estudos elétricos de planejamento da operação a curto e médio prazo indicaram que a tensão das barras de 138kV dessa região deveriam ser controladas do seguinte modo: a barra de 138kV da SE Sarandi deveria operar com 1kV a mais do que a da SE Maringá, e esta em torno de 2 a 3kV acima da SE Campo Mourão. Antes da implantação do novo sistema de controle de tensão, havia dificuldade de manterem-se estes valores, bem como de diminuir o fluxo de reativos através dos transformadores da SE Maringá. Uma condição de operação típica na região pode ser descrita pelas curvas da Figura 14.
6/8 FIGURA 13 - Diagrama do sistema elétrico da
região de Maringá, no estado do Paraná, com a região controlada pelo CAT delimitada.
128 130 132 134 136 138 140 142 0 0 :0 0 0 1 :0 0 0 2 :0 0 0 3 :0 0 0 4 :0 0 0 5 :0 0 0 6 :0 0 0 7 :0 0 0 8 :0 0 0 9 :0 0 1 0 :0 0 1 1 :0 0 1 2 :0 0 1 3 :0 0 1 4 :0 0 1 5 :0 0 1 6 :0 0 1 7 :0 0 1 8 :0 0 1 9 :0 0 2 0 :0 0 2 1 :0 0 2 2 :0 0 2 3 :0 0 Tempo (horas) T e n s ã o ( k V )
kV MGA Médio KV SDI Médio kV CMO Médio
FIGURA 14 – Curva das tensões verificadas nos principais barramentos de 138kV da região de Maringá, noroeste do Paraná, antes da implantação
do método de controle da tensão em função da carga.
Após a implantação do sistema conseguiu-se estabelecer diferenças bem definidas e limitadas de tensão entre as barras de 138kV de Maringá e Sarandi, garantindo o desvio de uma parcela do fluxo de reativo para a subestação de Sarandi, como pode ser observado na Figura 15.
132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 0 0 :0 0 0 0 :4 5 0 1 :3 0 0 2 :1 5 0 3 :0 0 0 3 :4 5 0 4 :3 0 0 5 :1 5 0 6 :0 0 0 6 :4 5 0 7 :3 0 0 8 :1 5 0 9 :0 0 0 9 :4 5 1 0 :3 0 1 1 :1 5 1 2 :0 0 1 2 :4 5 1 3 :3 0 1 4 :1 5 1 5 :0 0 1 5 :4 5 1 6 :3 0 1 7 :1 5 1 8 :0 0 1 8 :4 5 1 9 :3 0 2 0 :1 5 2 1 :0 0 2 1 :4 5 2 2 :3 0 2 3 :1 5 Tempo (horas) T e n s õ e s ( k V )
kV MGA Médio KV SDI Médio kV CMO Médio
FIGURA 15 - Curvas das tensões nos principais barramentos de 138kV da região de Maringá, noroeste do Paraná, depois da implantação do método de controle de tensão em função da carga. A partir da Figura 16 é possível visualizar a diferença que existe entre o controle de tensão por horário e o que foi realizado na prática, mostrando a dificuldade da operação em tempo real em manter a tensão de acordo com o que foi definido em estudos elétricos, quando estipulado por faixa horária. Comparando as Figuras 16 e 17 observam-se as variações de tensão e carga, ocorridas durante todo um dia antes e depois de implantado o novo sistema de controle de tensão.
Região MGA - 19/03/08 134 135 136 137 138 139 140 141 00:0 0 01:0 0 02:0 0 03:0 0 04:0 0 05:0 0 06:0 0 07:0 0 08:0 0 09:0 0 10:0 0 11:0 0 12:0 0 13:0 0 14:0 0 15:0 0 16:0 0 17:0 0 18:0 0 19:0 0 20:0 0 21:0 0 22:0 0 23:0 0 0 100 200 300 400 500 600
kV real kV por faixa horária Carga região MGA
FIGURA 16 – Desempenho do CAT na subestação MGA, com o sistema antigo, controlado em função
do período horário de carga.
Região MGA - 26/03/08 134 135 136 137 138 139 140 141 00:0 0 01:0 0 02:0 0 03:0 0 04:0 0 05:0 0 06:0 0 07:0 0 08:0 0 09:0 0 10:0 0 11:0 0 12:0 0 13:0 0 14:0 0 15:0 0 16:0 0 17:0 0 18:0 0 19:0 0 20:0 0 21:0 0 22:0 0 23:0 0 0 100 200 300 400 500 600
kV real kV por faixa horária Carga região MGA
FIGURA 17 – Desempenho do CAT na subestação MGA, com o sistema novo, controlado em função da
7/8 Para ilustrar e deixar claro a diferença entre os
modos de controle de tensão, principalmente no que se refere à vantagem de ocorrerem menores variações de tensão, usando o controle em função da carga, as Figuras 18 e 19 repetem o comportamento da variação de tensão em função da carga da região de Maringá, antes e depois da implantação do CAT Carga, agora sem os desenhos dos níveis de tensão especificados em função do período de carga. SE MGA - 19/03/2008 0 100 200 300 400 500 600 0 0 :0 0 0 1 :1 5 0 2 :3 0 0 3 :4 5 0 5 :0 0 0 6 :1 5 0 7 :3 0 0 8 :4 5 1 0 :0 0 1 1 :1 5 1 2 :3 0 1 3 :4 5 1 5 :0 0 1 6 :1 5 1 7 :3 0 1 8 :4 5 2 0 :0 0 2 1 :1 5 2 2 :3 0 2 3 :4 5 134 135 136 137 138 139 140 141 TENSÃO CARGA
FIGURA 18 – Desempenho do CAT, em função do período de carga, na subestação Maringá, com as
metas horárias expurgadas, para melhor visualização dos extremos entre os quais variou a
tensão da barra de 138kV. SE MGA - 26/03/2008 0 100 200 300 400 500 600 0 0 :0 0 0 1 :1 5 0 2 :3 0 0 3 :4 5 0 5 :0 0 0 6 :1 5 0 7 :3 0 0 8 :4 5 1 0 :0 0 1 1 :1 5 1 2 :3 0 1 3 :4 5 1 5 :0 0 1 6 :1 5 1 7 :3 0 1 8 :4 5 2 0 :0 0 2 1 :1 5 2 2 :3 0 2 3 :4 5 133 134 135 136 137 138 139 140 141 TENSÃO CARGA
FIGURA 19 – Desempenho do CAT em função do carregamento, na subestação Maringá, com as
metas horárias expurgadas, para melhor visualização da amplitude menor dos extremos entre os quais variou a tensão da barra de 138kV.
5.0 IMPLANTAÇÃO
Devido ao fato de ter sido estudado e comprovado teoricamente que há melhorias quando o controle de tensão é realizado em função da carga de uma área, tornou-se necessário implantar o esquema em uma unidade de supervisão que possuísse acesso aos pontos de telemedição de várias subestações, que no caso da COPEL, é o SSC do seu Centro de Operação do Sistema.
Um dos fatores que facilitaram muito a implantação do sistema de controle de tensão proposto é o fato da Companhia Paranaense de Energia possuir um
sistema que supervisiona e controla todas as instalações sob sua responsabilidade. Tal sistema é abastecido com informações das unidades remotas de aquisição de dados, instaladas na grande maioria das subestações do sistema interligado pertencente à COPEL.
A cada 3 segundos o SSC varre os dados e coleta as leituras para cálculo da carga da área elétrica. Seqüencialmente aplica estes dados em uma simples equação linear que interpola o valor de tensão desejado para uma barra em função da carga verificada, entre os valores máximo e mínimo. Tomou-se o cuidado de vincular a tensão entre as diversas barras de uma área em função do fluxo de reativo que se deseja. Ao calcular a carga de uma região é necessário ter o cuidado de também tomar em conta a produção dos acessantes de geração. Isto, porém, não representa problema, pois geralmente estes são supervisionados.
6.0 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
O sistema ainda não comuta bancos de capacitores automaticamente, importantes para o controle de tensão. Tais bancos, na tensão de 69 e 138kV são comutados manualmente, sendo necessário avaliar melhor a influência da comutação automática de tais equipamentos.
A intenção da COPEL é estender a nova sistemática de controle de tensão às demais regiões do estado do Paraná. Possivelmente até o final do ano de 2008 as subestações das demais regiões do estado, com exceção da região metropolitana de Curitiba, já tenham as tensões das suas barras de carga controladas pelo CAT Carga.
Uma vez definido e implantado a metodologia em todas as áreas do Paraná, um novo estudo deve avaliar as influências que a carga de uma região tem sobre uma outra, realizando o “ajuste fino” do controle de tensão, assim como avaliar quais valores possibilitam um melhor desempenho no controle de tensão e do fluxo de reativos considerando o sistema como um todo.
7.0 CONCLUSÃO
O sistema de controle de tensão em função da carga vem tendo desempenho melhor do que o sistema anterior, que utiliza faixas horárias para elevação ou redução de tensão.
Considerando os valores de tensão para os consumidores das barras de carga, pode-se dizer que estes estão sujeitos a variações de tensões menores e estão menos sujeitos a sofrerem sobretensões prolongadas.
Levando em conta o reflexo da atuação do novo sistema da rede básica, é possível concluir que o sistema permite controlar melhor o fluxo de reativos pelos equipamentos, e também ajuda a manter dentro da faixa os valores de tensão previstos nos estudos para as diferentes barras de fronteira de uma mesma região.
8/8 Contribui também para que as cargas de uma área
elétrica sejam distribuídas de forma igualitária entre os transformadores inseridos nesta área.
Facilita a operação em tempo real do COS COPEL, que com a nova metodologia tem uma necessidade cada vez menor de interferir de forma manual no sistema de controle de tensão.
8.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Kowaltschuk, R. Parecer técnico 009/2008. Parametrização dos Ajustes de Controle de Tensão Proporcional à Carga a Serem Implantados na Região do Litoral no Ano de 2008. Companhia Paranaense de Energia, 2008, Curitiba, Pr.
[2] Kowaltschuk, R. Parecer técnico 014/2008. Parametrização dos Ajustes de Controle de Tensão Proporcional à Carga a Serem Implantados na Região de Maringá. Companhia Paranaense de Energia, 2008, Curitiba, Pr.
9.0 BIOGRAFIAS
Dirceu Laube: Engenheiro eletricista, formado pela
Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Trabalhando na COPEL desde 2006, atuando atualmente na área de pré-operação, setor de normatização do COS COPEL.
Contatos: 55-(41)3331-2386
dirceu.laube@copel.com
Romão Kowaltschuk: Engenheiro eletricista, formado pela Universidade Federal do Paraná. Trabalhando na COPEL desde 1985, atuando atualmente na área de planejamento da operação, setor de estudos elétricos do COS COPEL.
Contatos: 55-(41)3331-3188
romao.kowaltschuk@copel.com
Hedileine Vianna de Amorim: Engenheira eletricista, formada pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Trabalhando na COPEL desde 2004, atuando atualmente na área de pós-operação do COS COPEL.
Contatos: 55-(41)3331-2247
