Controle de fluxo de potencia

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Controle e Estabilidade de Sistemas Elétricos de Potência

Antonio J.A. Simões Costa e Aguinaldo S. e Silva

Florianópolis, agosto de 2000

Capítulo 1 Introdução
1.1 Controle de Freqüência e Tensão na Operação de Sistemas de Potência

Diz-se que um sistema de potência encontra-se no estado normal de operação quando as seguintes condições são cumpridas:



A demanda de todas ascargas alimentadas pelo sistema é satisfeita; A freqüência é mantida constante em seu valor nominal (60Hz).

Na apreciação destes requisitos, deve ser considerado que as cargas do sistema variam de maneira aleatória, embora lentamente e em ciclos diários, semanais e sazonais. Além disso, como a energia elétrica não pode ser armazenada, ela deve ser gerada ‘‘na medida certa’’ no instante em que forsolicitada pela carga. A função precípua do controle de sistemas de potência é manter o sistema operando no estado normal. Em outras palavras, trata-se de garantir um suprimento contínuo de energia respeitando-se simultaneamente certos padrões de qualidade. Estes últimos consistem basicamente em se manter a freqüência constante e a tensão dentro de certos limites. Manter a freqüência constante eigual ao seu valor nominal é importante por uma série de motivos. Por exemplo, o desempenho da maioria dos motores de corrente alternada industriais é função da freqüência; freqüência nominal também é exigida por cargas nobres, como computadores; em certos países, o uso de relógios elétricos, cujo desempenho está obviamente ligado à freqüência, é muito disseminado, etc. Mas o motivo maisimportante para manter a freqüência igual ao seu valor nominal é o fato de que ela é um indicador de que o balanço de potência ativa está sendo adequadamente cumprido. Isto é, a potência ativa fornecida pelos geradores do sistema é igual à potência ativa solicitada pelas cargas. Quanto à tensão, pode-se igualmente dizer que o desempenho de vários componentes da carga (torque de motores de indução, fluxoluminoso de lâmpadas, etc) é também fortemente ligado à tensão, além do fato de que a tensão, de maneira análoga à freqüência para a potência ativa, é um indicador do balanço de potência reativa. Contudo, a possibilidade de se poder contar com fontes locais de reativo (bancos de capacitores, compensadores síncronos e estáticos, reatores) e com outros meios de controle além da excitação dos geradores(‘‘taps’’ de transformadores) faz com que sejam toleradas variações de tensão bem maiores do que é normalmente admitido para a freqüência. O controle de sistemas de potência é facilitado pela aplicação da propriedade de desacoplamento entre os pares de variáveis potência ativa (S ) - ângulo da tensão nas barras ( ) e potência reativa (T) - magnitudes de tensão (Y ). Embora teoricamente variaçõesem S possam afetar Y e mudanças em T possam influenciar  , dentro da faixa normal de operação estes efeitos cruzados são apenas marginais. Assim, controlando-se o torque entregue pelas 1

Capítulo 1

Introdução

máquinas primárias aos geradores controla-se essencialmente a potência ativa e consequentemente a freqüência (cujas variações estão ligadas às variações de  ). Da mesma forma,através de variações apropriadas da excitação do campo dos geradores controla-se a potência reativa gerada e consequentemente a tensão terminal da máquina.

1.2

Principais Malhas de Controle Associadas a um Gerador Síncrono

São três os principais sistemas de controle que atuam sobre o gerador síncrono: 1. 2. 3. Controle primário de velocidade; Controle suplementar de carga-freqüência, ouControle Automático de Geração; Controle da Excitação.

A Fig.1 apresenta um diagrama de blocos simplificado com os sistemas de controle de um gerador síncrono. O controle primário de velocidade, que é local, basicamente monitora a velocidade do eixo do conjunto turbina-gerador e controla o torque mecânico da turbina de modo a fazer com que a potência elétrica gerada pela unidade se adapte às...
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