Aplicação de PMUs nas Salas de Controle do ONS

Michel dos Santos Moreale Hector Andrés Rodriguez Volskis

Luiz Corrêa Lima Juliana Maria Timbó Alves

Marco Antônio Macciola Rodrigues Alexis Cabanas Esteves

Aplicações de PMUs nas Salas de Controle do ONS

1. Conceito

2. Implantação

3. Ganhos na Operação em Tempo Real

4. Aplicação

5. Estrutura de Validação

6. StressMon

7. LoopAssist

8. SynchAssist

9. Conclusões

Conceito

A medição do ângulo de fase de uma

grandeza só tem sentido se relacionada a

uma base de tempo comum, de forma que

a diferença angular entre grandezas

diferentes possa ser obtida

Numa mesma localidade, a

sincronização da base de tempo

para a amostragem das grandezas é

simples de ser implementada e a

representação fasorial da grandeza

pode ser obtida, por exemplo,

utilizando a técnica da Transformada

de Fourier

Conceito

No sistema elétrico as subestações podem estar distantes uma das outras porcentenas de quilômetros. Para a medição dos fasores em diferentes localidades énecessária uma referência de tempo comum.

~ 4.000 km

Esta referência de tempo, em

qualquer ponto do globo terrestre, é

disponibilizada pelos sistemas de

navegação por satélites

GPS em operação:

NAVSTAR GPS (EUA)

GLONASS (Rússia - 2010)

GPS planejados:

GALILEO (UE - 2012)

BEIDOU/COMPASS (China)

DORIS (França)

INRSS (Índia)

Implantação Para a implantação de um SMSF (Sistema de Medição Sincronizada de

Fasores) para o SIN o ONS tinha em 2007 dois projetos:

6.2 (instalar um SMSF para registro do desempenho dinâmico do SINdurante perturbações sistêmicas)

11.11 (uso da medição fasorial nas ferramentas de apoio à tomada dedecisão no Tempo Real)

Para o projeto 11.11 foi contratado trabalho de consultoria através doEnergy Sector Technical Assistance Project - ESTAL do Ministério dasMinas e Energia

O trabalho da consultora teve início em out/2006 e terminou em dez/2007

O Sistema elétrico considerado neste trabalho:

Quatro regiões (norte/centro-oeste, nordeste, sudeste e sul);

Níveis de tensão: 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500 kV, 525 kV e 765 kV;

360 subestações.

Em 2008 o ONS unificou os projetos 6.2 e 11.11 em um único projeto noPlano de Ação 2008-2010 com o nome de projeto 6.2 – “Implantação deSistema de Medição Sincronizada de Fasores para o SIN”

Implantação

SUBESTAÇÃO SUBESTAÇÃO

ADRIANOPOLIS JAGUARA-SE

AGUA VERMELHA JAGUARA-US

ANGELIM II JARDIM SE

ANGRA FUR JUPIA

ARARAQUARA L.C.BARRETO

ARARAQUARA FUR LUZIANIA

AREIA MARIMBONDO

ASSIS MILAGRES

B. ESPERANCA MIRACEMA

B.DESPACHO 3 NEVES 1

B.J.LAPA II NOVA PONTE

BATEIAS OLINDINA

BAURU OURO PRETO 2

C. PAULISTA P. AFONSO IV

CAMACARI II P.DUTRA

COLINAS RECIFE II

EMBORCACAO S.DA MESA

F.IGUACU 60HZ S.JOAO PIAUI

FORTALEZA II SAMAMBAIA

FURNAS SAO SIMAO-SE

GRAVATAI SAO SIMAO-US

IBIUNA SERRA MESA 2

ILHA SOLTEIRA SOBRAL III

IMPERATRIZ TERESINA II

ITA TIJUCO PRETO

ITABERA TUCURUI

ITUMBIARA U.SOBRADINHO

IVAIPORA US. L.GONZAGA

IVAIPORA ESUL USINA XINGO30 Agentes, 62 subestações e ~340 linhas de transmissão

Ganhos na Operação em Tempo Real

Potência

90° 180°0°

Ângulo

Plimite

• Menor que o limite atual

A capacidade detransferência não serátotalmente utilizada

• Maior que o limite atual

Riscos de distúrbios delarga escala eblackouts

Ganhos na Operação em Tempo Real

J J F M A M J J A S O N D

Enforced limit

PMU-

1

2

3

Month

1’

J J F M A M J J A S O N D

Enforced limit

Theoretical limit

PMU-based limit

J F M A M J J A S O N D

Limite adotado

Limite teórico

Limite PMU-

1

2

3

Meses

Potência

Aplicação

VPAM – Monitoração do angulo de fase da tensão

SOM – Monitoração de Oscilações no Sistema Interligado Nacional

• DampMon – Monitoração de Oscilações pouco amortecidas

Detectar e alarmar baixos amortecimentos e oscilações divergentes do sistema

• StressMon – Monitoração do Stress do Sistema em determinado corredor

Avaliar a tensão do sistema & margem de estabilidade a partir da monitoração dasdiferenças angulares entre pontos distintos do SIN

• SynchAssist – Fechamento de conexão entre duas Ilhas Elétricas

Aumentar a velocidade de reconexão das ilhas a partir da informação da diferençaangular em tempo real

• LoopAssist – Fechamento de anel em ilha elétrica

Aumentar a velocidade de conexão de anéis de uma ilha a partir da informação dadiferença angular em tempo real

Estrutura de Validação

StressMon – Stress Monitoring

Monitorar a diferença angular entre dois ou mais pares de medidas de PMU

para detectar sua proximidade do limite de estabilidade predefinido.

Esta comparação pode ser realizada entre duas subestações interligadas por

uma LT ou entre duas áreas operativas.

• A monitoração deve considerar ultrapassagem dos limites previstos nos

estudos de planejamento.

Caso os limites sejam excedidos, o aplicativo emite automaticamente uma

mensagem de alarme.

• A execução é periódica e automática em tempo real para pares de

medidas pré-selecionadas, e fornece representações gráficas para a

visualização dos níveis de carregamento em corredores selecionados.

• Esta supervisão possibilita um aumento na dinâmica de operação do SIN,

dando ao operador a possibilidade de otimizar a troca de energia entre as

regiões, verificando a possibilidade de realizar reprogramações

continuamente , além de servir para estudos de análise pós-evento.

StressMon

StressMon

Implantação

LoopAssist – Loop Closing Assistant

• O aplicativo tem como principal função monitorar o módulo de tensão e diferença

angular sobre disjuntores envolvidos no fechamento de anéis no sistema elétrico.

• Esta função é ativada pela seleção do operador de um ou mais anéis a serem

monitorados em tempo real. O operador escolhe um par de medições a cada

anel a ser monitorado.

• A função computa periodicamente a diferença de módulo de tensão e diferença

angular de tensão para as medições em pares. Esta função fornece

representações gráficas para visualização das diferenças em módulo e ângulo

para os pares selecionados.

• Este tipo de operação é feito em muitos casos de forma empírica, pois em

alguns pontos do sistema, não a medição contínua da diferença angular

existente sobre os pólos do disjuntor. Com este aplicativo dentro da sala de

controle, o operador irá esgotar todos os recursos de modo a adequar os valores

de tensão e diferença angular antes de fazer a solicitação para o fechamento do

anel, poupando um tempo muitas vezes significativo.

LoopAssist

Anel a ser

fechado

LoopAssist

SynchAssist – Electrical Islands Connection Assistant

• O aplicativo tem como função auxiliar a reconexão de ilhas elétricas no

sistema de potencia, monitorando a diferença de módulo e ângulo da

tensão de duas ou mais medidas (se necessário) de PMUs escolhidas,

bem como da divergência de frequência dos sistemas selecionados.

• Fornece informações que possibilitam a reconexão das ilhas elétricas,

evitando assim, cortes de carga, eventos em cascata ou sobrecargas

severas, eliminando também a possibilidade de tentativas fracassadas

ou interligações entre sistemas com condições adversas.

• É ativada quando identificação de ilhas elétricas no sistema de potência,

sendo selecionado o par de PMU no ponto de fechamento do paralelo.

• Além das representações gráficas para visualização das diferenças em

módulo e ângulo, este aplicativo calcula e visualiza o “Tempo de

Duração da Diferença Angular” entre as duas ilhas, criando meios de

identificar quando a diferença de tempo está abaixo de um limite

predefinido (tempo de fechamento de um disjuntor).

SynchAssist

Executar simulação

Conclusões

O desenvolvimento do ambiente de validação foi extremamente

proveitoso para o ONS, sendo montado sobre as ferramentas

usualmente utilizadas pelos engenheiros e operadores de tempo real,

possibilitando a demonstração da opinião destes sobre estes aplicativos

e, aumentando o entendimento das equipes de infra-estrutura sobre o

impacto da introdução dessa tecnologia nas salas de controle.

Juntamente com o conjunto de treinamentos que foram desenvolvidos

com o pessoal de tempo real com referência aos aplicativos citados

neste artigo, foi possível nivelar o conhecimento de maneira simples e

rápida sobre este novo processo de medição que é o PMU.

Cabe ainda registrar que as funções SOM, LoopAssist e SynchAssist

estão incluídas na especificação dos novos Sistemas de Supervisão e

Controle (SSCs) que formam a Rede de Gerenciamento de Energia do

ONS (REGER). Estas funções estarão disponíveis para os operadores

de Tempo Real de todos os Centros de Controle do ONS.

Obrigado