MIEEC Superviso e Controlo de Sistemas Elctricos

Controlo Automtico de Gerao AGC -

Introduo O sistema de energia tem que estar em permanente equilbrio: A produo = Consumo + perdas no sistema Em cada gerador deve verificar-se: Pmec=Pe A Pe corresponde carga que o gerador alimenta A Pmec corresponde potncia que a mquina primria desenvolve quando acoplada ao gerador

A equao do equilbrio uma eq. diferencial dw/dt=(Pemec-Pe)/M equao de oscilao (swing equation) M constante de inrcia do sistema w velocidade angular da mquina sncrona

Introduo A equao do movimento pode ser escrita como:

Introduo O diagrama de blocos associado ao funcionamento de um gerador, mquina primria e sistema de regulao de frequncia dado por:Malha de retro-aco

GRT

Gg

Modelo do regulador hidraulico Modelo da turbina Equao do movimento com amortecimento

Introduo Exemplo (f=60 Hz):

Introduo Resposta em malha aberta (regulador bloqueado) Para uma variao em degrau na carga, teremos:

Regulao Primria A regulao primria assegurada pela malha de retroaco. Definio R (estatismo droop) Parmetro principal do controlo proporcional Variao de frequncia que a mquina experimenta quando toma carga desde o vazio plena carga. R=5% - significa que a mquina experimenta uma variao de 2,5 HZ quando toma carga desde o vazio at Pn R=5% = 0,05 Hz pu / pu MW = 2,5 Hz pu /MW

fn=50 Hz

Regulao Primria Considerando as constantes de tempo T1=Tc=0, teremos:

Regulao Primria O desvio de frequncia em malha fechada dado por:

anterior anterior

Regulao Primria Resposta temporal:

Regulao Primria Interpretao fsica

Regulao Primria Aplicao do Teorema do valor final

Grt

Gg

Gg ( s ) PL( s ) 1 + (1 / R)Grt ( s )Gg ( s ) 1 f = lim[sF ( s )] = PL s 0 D +1/ R PL f = F ( s ) =

sendo = D +

1 ( puMW / Hz ) R

Caracterstica de resposta de Frequncia de uma rea ou Caracterstica natural da rea

Regulao Primria Repartio de cargas entre 2 geradores em paralelo (admitindo D=0)f(pu) f(pu)

f

Pm1 Pm1=-f/R1

Pm2 Pm2=-f/R2

Pm(pu)

Pm=Pm1+Pm2=-f(1/(R1+R2)=-f/Req

Regulao Primria Sistema com duas mquinas:

V1V2 PTL12 = sen(1 2 ) X 12Pequenas variaes:

PTL12 =

V1V2 sen(1 2 ) X 12

PTL12 = T ( 1 2 ) V10V10 T '= cos( 1 2 ) X 12 = 2 f 0 fdt PTL12 = T '2 f 0 (f1 f 2 )dt

Regulao Primria Variao de carga numa rea

Regulao Secundria Razes para eliminar o desvio de frequncia final

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Regulao Secundria Caso de uma rede isolada (controlo suplementar) Necessidade de eliminar o desvio de frequncia final Utilizar um controlo adicional sensvel ao integral do desvio de frequncia

Regulao Secundria Definio do erro de controlo de rea ACE (Area control error). Neste caso:

Desprezando as constante de tempo do regulador e turbina teremos:

Regulao Secundria Analisando o comportamento transitrio do sistema de 2 ordem, temos:

Regulao Secundria Analisando o comportamento transitrio do sistema de 2 ordem, temos:

Regulao Secundria Resposta transitria para vrios ganhos integrais:

Conceito da rea de controlo Em cada rea de controlo desejvel que:

O erro de controlo de rea definido por:ACE1 ACE2 ACE1

Os erros de controlo de rea devem ser anulados ACE1=ACE2=0

um factor de polarizao de frequncia O controlo integral assume a forma:

Conceito da rea de controlo e AGC Consideremos 2 reas de controlo interligadas

O AGC corresponde substituio do controlo integral local por um uma funcionalidade centralizada para considerar tambm o PTL12.

Actuao do AGC num sistema realAGC AGC fGov

Gov

f f

Ptie1

f ~1 1 1 1 = + + ... + Rsys 2 R '1 R '2 R' m

~1 1 1 1 = + + ... + Rsys1 R1 R 2 Rn

B

A

Em p.u.

PgFinal = lims0 [s G( s ) ( F ( s ) / Rsys )] = F ( s ) / Rsys

Rsys1