de excitação dos alternadores
No Capítulo 3, secção 3.3, descreveu-se o princípio de funcionamento deste controlo. Este assenta num sinal de controlo, adicionado ao sistema de excitação da máquina síncrona. Com o objetivo de testar diferentes cenários, foram criados três tipos de sinais de controlo, sendo que foram efetuadas diferentes simulações, para cada um deles, com valores de ganho distintos, com vista a averiguar a sensibilidade da estabilidade da frequência ao ganho.
Figura 7.5: Evolução temporal da frequência para os diferentes cenários de controlo A partir da análise da figura 7.5, pode-se verificar que foram simulados 7 cenários distintos. Cada um desses cenários corresponde a um caso específico, descrito da seguinte forma:
• Sem controlo – Sem sinal de controlo aplicado ao sistema de excitação;
• Controlo 1 – Sinal de controlo baseado no desvio de frequência, com um valor de ganho de 0.1;
• Controlo 2 – Sinal de controlo baseado no desvio de frequência, com um valor de ganho de 0.2;
• Controlo 3 – Sinal de controlo baseado no desvio de frequência, com um valor de ganho de 0.3;
7.3 Resultados do controlo de frequência por inclusão de um sinal adicional associado à variação de frequência do sistema na malha de excitação dos alternadores 45
• Controlo 4 – Sinal de controlo baseado na derivada da frequência, com um valor de ganho de 0.1;
• Controlo 5 – Sinal de controlo baseado na derivada da frequência, com um valor de ganho de 0.2;
• Controlo 6 – Sinal de controlo baseado no somatório dos dois sinais, com kd igual a 0.2 e
gdigual a 0.3;
Figura 7.6: Zoom da figura 7.5 mostrando ao pormenor o intervalo de tempo em que a frequência atinge o mínimo
Analisando a figura 7.7 e relacionando-a com as figuras 7.5 e 7.6, é possível verificar que quanto maior a diminuição temporária da tensão nas cargas, no período imediatamente a seguir ao defeito, maior é a resposta do sistema do ponto de vista de estabilização da frequência.
Relativamente ao nadir (ponto mais baixo) da frequência, o sistema apresenta, claramente, uma melhoria, isto é, com a aplicação do controlo, o desvio máximo de frequência que o sistema apresenta é reduzido, no melhor caso de aproximadamente 1 Hz. Isto permite, mais uma vez, evitar a atuação de alguns relés de proteção sensíveis ao valor das frequências mínimas experimentadas pelo sistema.
Para além do mais, mais uma vez se verifica que o sinal de controlo demonstra uma sensibi- lidade ao ganho, sendo por isso importante assegurar um compromisso entre o valor máximo dos overshootsgerados e a maior velocidade de estabilização da frequência no tempo.
46 Resultados numéricos e discussão
Figura 7.7: Evolução temporal da tensão na carga da subestação SE1 (primeira imagem) e da subestação SE2 (segunda imagem)
7.4
Conclusões
Neste capítulo foram apresentados e discutidos os resultados obtidos nas simulações dos dois controlos, com vista à análise da estabilidade do comportamento dinâmico do sistema de teste descrito no capítulo 6.
Desta forma, perante os resultados obtidos ficou comprovado o benefício introduzido por estas estratégias de controlo rápido de tensão na melhoria da estabilidade dinâmica de sistemas isolados, tanto a nível da velocidade de estabilização, como a nível do nadir da frequência.
Para além do mais, os diferentes cenários criados, através da variação dos diferentes ganhos e dos diferentes tempos de comutação das tomadas, permitiram concluir que o sistema demonstra sensibilidade a estes parâmetros.
Capítulo 8
Conclusão
8.1
Objectivos alcançados
Ao longo da última década, registou-se um crescimento na inclusão de fontes de energia reno- vável em sistemas isolados, tanto por fatores de natureza ambiental, como económica. Contudo, esta integração acarreta alguns e novos problemas para a exploração destes sistemas, tanto a ní- vel da resposta inercial, uma vez que o número de máquinas síncronas em operação na rede é reduzido, como a nível da estabilidade da frequência, fruto da variabilidade temporal das fontes primárias de energia renovável.
Desta forma, de modo a assegurar uma melhoria das condições de estabilidade transitória em redes isoladas foram implementados dois controlos: um ao nível dos transformadores OLTC e outro ao nível da malha de excitação dos geradores convencionais. Estas estratégias de controlo rápido da frequência aproveitam o princípio da sensibilidade das cargas à tensão aos seus ter- minais para reduzir a tensão da rede, e, por sua vez, a potência consumida pelo sistema. Desta forma, a redução da carga, contribui para o aumento da velocidade no que diz respeito à restitui- ção do equilíbrio entre a potência produzida e a consumida, condição fulcral para a estabilidade do sistema.
Com recurso ao so f tware MatLab/ Simulink, construiu-se uma rede de teste, onde se imple- mentaram estes dois controlos (de forma separada), a fim de avaliar os impactos de cada um na estabilidade da frequência do sistema, perante a ocorrência de um curto circuito simétrico impe- dante. Os ensaios realizados, por intermédio da simulação dinâmica da rede de teste, permitiram concluir que ambos os controlos apresentaram melhorias significativas tanto ao nível da veloci- dade de estabilização, como ao nível da diminuição do desvio máximo de frequência do sistema. Assim, a integração destas estratégias de redução da tensão da rede assumem-se como soluções benéficas para a operação do sistema elétrico, uma vez que podem evitar a atuação de alguns relés de proteção sensíveis ao valor das frequências mínimas experimentadas pelo sistema e, conse- quentemente, a ocorrência de deslastre de cargas. Aquando da realização das simulações foram sendo variados os ganhos dos sistemas de controlo, para o caso do controlo de frequência por in- clusão de um sinal adicional associado à variação de frequência do sistema na malha de excitação
48 Conclusão dos alternadores, de forma a avaliar a sua influência no resultado final, sendo possível concluir que estes controlos demonstram sensibilidade ao ganho. Para o caso do controlo de frequência com recurso a transformadores OLTC, foram testados vários tempos de comutação das tomadas do transformador, sendo verificado que quanto mais rápido a comutação das tomadas, melhor é resposta de frequência do sistema.