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novas facilidades gráficas do programa anatem

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1. Er Ivaipora Areia Barracao HO AO Maringa Es Curitiba C Mourao p Londrina S Mateus E H Pi ga Blumenau a n zl F R Queimado ro S Osorio P Branco Xanxere 4 Os z a J Lacerda P Fundo rar Et 9 Sideropolis ci da O Car i qe J O 3H VAi Farroupilha esa Lo Lero Sien O A Figura 3 3 Sistema exemplo de 45 barras 19 Neste sistema est o definidos duzentos CDUs todos em linhas de comando do editor de dados que um arquivo de extens o stb Para exemplo de como se projeta um controlador ser dado nfase apenas ao controlador de n mero 1 ncdu 1 do sistema exemplo como mostrado na Figura 3 4 ANATEM I WProjeto Final fmt 5dig certotregls cdu E arquivo Editar Exibir Simula o Ferramentas Janela Ajuda D ehg Belo Be iE E RA AA AA regis cdu 0002 0003 ncdu nome cdu 0004 O 001 RT 001 EF PAR Defini o dos par metros nb tipo stipls vent vsai pl p2 p3 p ENTRAD IMPORT VTR SOMA LEDLAG 0 0 1 0FTa vamin Vamax WSHOUT 1 0 Tf EXPORT EFD DEFVA stip vdef dl Defini o dos Pefini o dos blocos 0030 IDEFVAL Vamax fvamax 0031 DEFVAL vamin fvamin valores das 0032 variaveis 0033 FIMCDU Figura 3 4 Dados de um CDU Nota se que este controlador possui
2. Figura 4 5 Exemplo de janela de dica 35 4 1 3 Exemplo Como compara o para se analisar estas novas facilidades com a interface gr fica ser utilizado o mesmo caso do cap tulo anterior sistema de quarenta e cinco barras A figura a seguir mostra os dados de evento e da simula o Na vers o em DOS estes mesmos dados foram mostrados pela Figura 3 7 s que agora com a nova vers o a visualiza o se torna mais f cil principalmente devido ao fato de n o ser mais uma tela preta e sim uma de fundo branco E para validar esta analogia como primeiro exemplo o sistema ser submetido ao mesmo dist rbio aplica o e remo o de curto circuito em Itauba respectivamente em t 1 00s e t 1 10s A simula o durou dez segundos com um intervalo de integra o de um milisegundos ANATEM I Projeto Finallfmt SdigNSIS45B log E arquivo Editar Exibir Simula o Ferramentas Janela Ajuda bird ss Sc sis45b stb 1545 0UT 515458 log 2 E F ab M h h t 4 AM Sistema 45 barras Equiv Sul Sudeste CASO BASE RELATORIO DE MENSAGENS DA SIMULACAO TEMPO 10 00 SEG A A A SIMULACAO DO INSTANTE T 0 0Os ATE O INSTANTE T 10 008 t44 T 1 0000s APCE Aplicou curto circuito na barra 407 ITAUBA 13 8 T 1 1000s RMCE Removeu curto circuito da barra 407 ITAUBA 13 8 Figura 4 6 Dados do evento Como para este exemplo foi aplicado um curto em uma determinada barra para podermos analisar
3. 4 1 1 Ambiente O novo editor de arquivos de dados incorporado interface de extens o stb agora destaca com o recurso das cores os c digos de execu o o texto indicativo de fim de c digo de execu o as colunas das linhas de dados inv lidas e os campos de dados adjacentes al m de outras facilidades que ser o destacadas mais adiante Esta nova forma de apresenta o facilita visivelmente na edi o do arquivo Nesta nova vers o foi desenvolvida uma interface para o programa principal e um editor de diagrama de blocos o CDUEdit para o projeto de Controladores Definidos pelo Usu rio Esta vers o dispon vel inclui o programa Plot CEPEL que tamb m est integrado neste novo ambiente o que facilitou a visualiza o dos resultados e o acompanhamento ao longo da simula o Todas estas novas ferramentas ser o tratadas com mais detalhe mais adiante A comunica o entre todos estes m dulos feita atrav s da escrita e leitura de arquivos mostrado esquematicamente na Figura 4 1 1 31 c K A CDUEdit 4 Arquivo de Dados ANATEM iANATEM Lo N Plot CEPEL gt 4 Agi de Rania de Comunica o Plotagem Ne A Nu Figura 4 1 Comunica o entre os processos 1 Com a interface veio a possibilidade de se editar os dados do sistema e com o CDUEdit poss vel editar os controladores definidos pelo usu rio A interface inicia o n cleo de c lculo e
4. E 2 4 6 a 10 Tempo s Figura 3 9 Tens o em cinco barras distintas Na Figura 3 10 nota se que a varia o do ngulo do eixo q do gerador que estava conectado barra que sofreu o curto o mais atingido Percebe se que ele teve uma oscila o muito grande comparado com os outros A Figura 3 11 representa a frequ ncia do gerador evidente que o gerador conectado a Itauba que sobre mais perturba o na frequ ncia 27 RRACA013 8 397 10 d 13 8 366 10 BARRACA013 8 407 10 ITAUBA 13 8 366 10 BARRACA013 8 N o bad ngulo do eixo q 1 N o D 2 4 6 a 10 Tempo s Figura 3 10 ngulo do eixo q de cinco barras distintas D FMAQ 407 10 ITAUBA 13 8 60 3 Bo Frequ ncia do gerador Hz z 4 5 B 10 Tempo s Figura 3 11 Frequ ncia do gerador Por fim as figuras seguintes mostram o comportamento da pot ncia el trica ativa interna do gerador Figura 3 12 e da pot ncia mec nica da turbina Figura 3 13 Observa se que pelo fato de a pot ncia el trica estar diretamente relacionada tens o no momento em 28 que foi aplicado o curto o valor da pot ncia do gerador ligado a barra curto circuitada cai a zero e oscila bastante enquanto que a pot ncia das outras barras sofrem pequenas perturba es comparado a ela J a pot ncia mec nica n o sofre altera o porque a varia o das grandezas mec nicas mais lenta que a da
5. antes converter o arquivo gerado pelo ANATEM Agora ap s se executar a simula o 53 automaticamente ao final dela o Plot CEPEL aberto com os resultados Outra vantagem deste programa a possibilidade de se visualizar o n mero de gr ficos que se desejar fato que com o Plotgraf n o poss vel J o CDUEdit a grande novidade pois foi o que sofreu maior mudan a trazendo muitas facilidades aos usu rios Com este programa ficou muito mais f cil projetar controladores A nova ferramenta possui todos os blocos presentes no ANATEM onde todos os par metros s o inseridos atrav s de um duplo clique Ap s a constru o do diagrama basta o usu rio export lo para o ANATEM salvando em cdu e utilizar este arquivo salvo no editor de dados para poder executar a simula o Com rela o aos arquivos j existentes com a antiga vers o estes podem ser utilizados importando os do ANATEM Com estas novas facilidades esta nova vers o deu um salto qualitativo aumentando a efici ncia do programa desde a cria o e edi o dos dados at a an lise dos resultados Fatos que antes n o eram poss veis com a vers o em DOS como a simula o de dois sistemas ao mesmo tempo podem ser executados Outra grande funcionalidade para as empresas de grande porte a possibilidade de se cancelar uma simula o de um grande sistema ao longo dela Com a op o de plotagem autom tica se for notado que algo est errado nos resultados
6. poss vel cancelar na mesma hora ao inv s de esperar por horas a simula o terminar Mas apesar destas grandes melhorias cabe ressaltar que a entrada de dados do sistema e do dist rbio ainda s o feitas via linha de comando no arquivo de extens o stb Isto requer uma aten o muito grande por parte dos usu rios para que n o seja inserido nenhum dado de forma equivocada Logo um sistema de grande porte que possui in meras linhas de comando bem suscept vel a erro Com isso uma sugest o a cria o de uma ferramenta para programa o de eventos evitando a edi o linha por linha do arquivo atrav s de c digos dos eventos que se deseja simular uma tarefa trabalhosa e demorada Um detalhe que faltou para o iANATEM a presen a de um cone de simula o na barra de ferramentas do programa como existe por exemplo no ANAREDE O programa possui poucos cones mas entre eles n o tem o principal que o de simula o Outra sugest o de melhoria a unifica o do ANATEM com sua interface gr fica o 1IANATEM pois atualmente esta vers o somente um meio para facilitar a comunica o entre o usu rio e o programa Por fim podemos analisar o quanto estes tipos de programas s o importantes para a an lise de um sistema el trico E principalmente pelo fato de o sistema estar em constante 54 crescimento necess rio a atualiza o destas ferramentas para atender as necessidades dos usu rios 55
7. 199 Validando 200 RV 200 Figura 4 27 Importando arquivos do ANATEM Isto vantajoso porque caso o usu rio queria usar um CDU que foi criado pela vers o antiga pelo editor de dados ele pode abri lo por esta op o E a vantagem que o arquivo a ser aberto ser o diagrama de blocos do correspondente CDU Este desenho poder ent o ser editado para melhoria de visualiza o Como no exemplo foi projetado o cdu de n mero 1 ent o ao importar o arquivo do ANATEM na lista dos CDUs existentes este tem que ser o primeiro a aparecer E de fato isto o que ocorre A Figura 4 28 mostra o que aparece ao se importar o arquivo e como podemos analisar este diagrama de blocos igual ao que foi montado como exemplo Figura 51 4 21 Ent o assim fica f cil se o usu rio desejar editar este ou outros CDUs j existentes Para visualizar os outros diagramas s clicar no cone de seta azul que est detalhado na pr xima figura ou escolher a op o CDU no menu Editar que ser aberta uma lista com todos os controladores do arquivo Visualiza o pr ximo CDU Be Arquivo Editar Exibir Ferramentas Jens D voa 8 IiI ie h Mk Mh Mzs SLNDLCoAR amat mem pea GRANS so Parrin na na nana SP Vamax Kf s 1 Tfs EXPORT EFD ETENE Din mico amp Limites Entrada amp Saida LILLHIL Li Comparadores Operadores L gicos Trigonom tricas Pot ncias e Logaritmos
8. Ajuda bd B ab A 4 CDU numerot edu DE Eai a Bo B 1 0 0 escocaccocsocosaocec ocoec pepy D2 DADOS DE CDU t 03 E EC SEE ncdu nome cdu Es a a 001 RT 001 poses SAE me De e Rs errar mpar valpar O SS e SRS SS DEPARAR so d t nome valor DEFPAR Ta 0 05 PR doa gas cas dvdsc sis css DEFPAR Kf 0 30 11 DEFPAR Ka 50 0 DEFRAR AS m i E E a DEFPAR Vamax 10 00 O Derpar 47 ai DEFPAR Vamin 1 00 15 DEFPAR Vamax 10 00 S EL DS E LE AE S EE AE EAN 16 DEFPAR Vamin 1 00 t 17 nb tipo stip sivent vsai pl p2 p3 p4 vmin vmax 18 nb i tipo stip s vent vsai pl p2 p3 p4 vmin vmax an E dd ia S a a 19 1 ENTRAD Par 0001 ENTRAD vref bo 2 INPORTENTR e 0002 IMPORT VTR vt b1 3 SOMA Vref x3 0003 SOMA Vref xX Ez vt x3 we a 3 x6 x3 X6 x3 ba 4 LEDLAG x3 Efa tra O 1 0 ra Yahin VANAR 0004 LEDLAG x3 Eta Ka 0 0 1 0 Ta Vamin Vamax bs 5 WSHOUT Efa x6 Kf 1 0 f 0005 WSHOUT Efd x6 HRE 1 08TE b6 6 EXPORT EFD Efa 0006 EXPORT EFD Efa ag 28 stip vdef dl E RS RC RO E o SA RO o a D ADE RE TS CMC ra DEFVA stip vdef dl 30 DEFVAL Vamax Vamax E e E E a a E R 31 DEFVAL vVamin fvamin DEFVAL Vamax Vamax 82 FIMCDU DEFVAL Vamin fVamin B3 i B4 999999 FIMCDU Figura 4 26 a Arquivo de extens o cdu gerado pela op o Exportar ANATEM b Arquivo de exte
9. Ee wO E Vari veis Yamin Vmax j Vamax C Bloco de Inicializa o Efd Figura 4 22 Barra de sele o e rea de trabalho do CDUEdit 47 Comparando se com a vers o antiga Figura 3 4 nota se a facilidade da inser o dos par metros P1 P2 P3 e P4 e das vari veis Vmin Vmax e Vsai Os campos Vmin e Vmax devem ser sempre preenchidos com o nome de uma vari vel e n o com um valor num rico ou nome de par metro Para o exemplo acima Vmin foi fixado como Vamin e Vmax como Vamax e a defini o dos valores destas vari veis feita atrav s da op o DEFVAL do menu Editar Ao escolher esta op o ser aberta uma janela Figura 4 23 na qual se pode editar remover ou criar um valor de uma vari vel Edi o de DEFVAL Subtipo Wdef Valor Yamas HVamax Yamin Hvamin Figura 4 23 Edi o de DEFVAL Os valores dos par metros do bloco por exemplo Ka podem ser definidos na janela mostrada na Figura 4 24 clicando se nos bot es P1 P2 P3 e P4 da janela da Figura 4 22 Podemos comprovar que todos os dados definidos na Figura 3 4 constam nesta janela inclusive os valores das vari veis Vamin e Vamax 48 Edi o de Par metros Lista de Par metros CcBaBxr 4T Parametro Valor HKa 50 0 HTa 0 05 HKF 0 30 HT 0 90 Vamax 10 00 Yamin 1 00 Figura 4 24 Edi o e inclus o de par metros No menu Editar com a op o Vari veis poss vel criar uma
10. Refer ncias Bibliogr ficas 1 2 3 4 5 6 A de CASTRO J C R FERRAZ S GOMES Jr R D RANGEL R BAITELLI Ambiente gr fico para an lise de estabilidade eletromec nica em sistemas el tricos de grande porte X SEPOPE Brasil 2006 Dispon vel em http www anatem cepel br pub html C G da MATA Uma contribui o na an lise da estabilidade transit ria dos sistemas el tricos de distribui o na presen a de gera o distribu da Disserta o de Mestrado em Engenharia El trica Brasil Agosto de 2005 IEEE Task Force on Terms and Definitions Proposed Terms and Definitions for Power System Stability Julho de 1982 S E M OLIVEIRA R D RANGEL L M S THOM R BAITELLI CH GUIMAR ES Programa ANATEM para simula o do desempenho din mico dos sistemas el tricos de pot ncia IV SEPOPE Brasil 1994 Dispon vel em http www anatem cepel br pub html R D RANGEL S GOMES JR J C R FERRAZ Programa de An lise de Transit rios Eletromec nicos ANATEM Manual do usu rio V10 04 01 Maio de 2009 C E V M LOPES Desempenho transit rio de sistemas de pot ncia com informa o de margem de estabilidade Disserta o de Mestrado em Engenharia El trica Brasil Junho de 2006 56
11. VOLT 392 125 PELE 395 10 166 VOLT 393 126 PELE 397 10 167 VOLT 394 127 PELE 407 10 168 VOLT 395 Rel i 129 PMEC 366 10 169 VOLT 396 130 PMEC 369 10 170 VOLT 397 REDE o 171 vort 399 133 PMEC 390 10 172 VOLT 407 134 PMEC 392 10 173 VOLT 414 o PMEC o E 174 VOLT 430 PMEC 137 PMEC 397 10 175 VOLT 437 138 PMEC 407 10 E 999999 Figura 4 14 Vari veis dispon veis para plotagem 4 2 Visualiza o dos resultados curvas na Plot CEPEL Como foi mencionado no in cio deste cap tulo a interface gr fica conta com uma ferramenta de grande aux lio o programa Plot CEPEL Este n o faz parte do pacote de instala o do iANATEM pois um programa a parte Sem a instala o dele n o poss vel visualizar os gr ficos gerados por esta vers o A grande vantagem deste programa que ele est integrado neste novo ambiente gr fico o que acabou facilitando a visualiza o dos resultados e o acompanhamento ao longo da simula o 4 2 1 Ambiente e facilidades O usu rio tem op es de escolha para a simula o atrav s no menu Simula o na op o Op es Ao clicar sob esta op o ser aberta uma janela Figura 4 15 em que 41 poss vel escolher se deseja ou n o a plotagem autom tica durante a simula o Esta escolha s poss vel para o caso de um sistema de grande porte com muitas barras por exemplo o Sistema El trico Brasileiro na qual a sua simula o leva hor
12. a resposta do sistema a este evento forma escolhidos duas vari veis para an lise A primeira a tens o na barra na qual se aplicou o curto e a segunda a pot ncia el trica 36 1 04 0 78 Tens o pu o a D 0 26 0 2 4 6 8 10 Tempo s Figura 4 7 Tens o na barra que foi aplicado o curto Pelo gr fico acima podemos ter a no o do instante no qual o curto foi aplicado e o intervalo de tempo em que o sistema ficou submetido ao dist rbio Pela Figura 4 8 podemos comprovar a barra na qual foi aplicado o curto poss vel visualizar que a barra de n mero 407 a nica em que o valor da tens o foi a zero confirmando o resultado esperado 1 06 quntiiisiitoniiniiriinia ooo siga eee origami VOLT 396 J LACERDA2Z30 VOLT 407 ITAUBA 13 8 VOLT 397 SEGREDO 13 8 VOLT 414 V AIRES 230 VOLT 399 CECI 230 Tens o pu Tempo s Figura 4 8 Tens o em cinco barras distintas 37 Para este exemplo por fim temos o gr fico da pot ncia el trica de cinco barras distintas pelo fato de esta grandeza estar diretamente relacionada tens o no momento em que foi aplicado o curto o valor da pot ncia do gerador ligado a barra curto circuitada a nica que o seu valor se reduz a zero al m de ser a que sofre mais oscila o comparada s outras 1145 EC Ra Ent neR doer E sra RER Este a a e DR GE ra
13. arquivos antigo b Editor de arquivos atual 35 Figura 4 5 Exemplo de janela de dica 35 Figura 4 6 Dados do evento 36 Figura 4 7 Tens o na barra que foi aplicado o curto 37 Figura 4 8 Tens o em cinco barras distintas 37 Figura 4 9 Pot ncia El trica 38 Figura 4 10 Dados do evento 38 Figura 4 11 Tens o de campo da m quina Efd na barra Itauba 39 Figura 4 12 Tens o na barra Itauba 39 Figura 4 13 Janela de escolha dos gr ficos 40 Figura 4 14 Vari veis dispon veis para plotagem 41 Figura 4 15 Janela de op es de simula o 42 Figura 4 16 Menu Simula o com a op o Executar 42 Figura 4 17 Janela de di logo com o tempo de simula o 43 Figura 4 18 Arquivos texto de sa da 44 Figura 4 19 Compara o com alguns gr ficos 44 Figura 4 20 Barra de sele o e rea de trabalho do CDU Edit 46 Figura 4 21 Diagrama de blocos do controlador 1 do exemplo 47 Figura 4 22 Barra de sele o e rea de trabalho do CDU Edit 47 Figura 4 23 Edi o de DEFVAL 48 Figura 4 24 Edi o e inclus o de par metros 49 Figura 4 25 Edi o de vari veis 49 Figura 4 26 a Arquivo de extens o cdu gerado pela op o Exportar ANATEM b Arquivo de extens o cdu criado pela vers o antiga 50 Figura 4 27 Importando arquivos do ANATEM 51 Figura 4 28 Controlador n mero 1 importado do ANATEM 52 IX Cap tulo 1 Introdu o Est se tornando cada vez
14. ativa interna do gerador em MW pot ncia mec nica da turbina em MW pot ncia el trica reativa terminal do gerador em Mvar pot ncia el trica ativa interna consumida pela m quina de indu o em MW pot ncia el trica reativa terminal consumida pela m quina de indu o em Mvar escorregamento da m quina de indu o em rela o frequ ncia nominal em pu torque no eixo da m quina de indu o em pu m dulo da tens o da barra em pu pot ncia ativa da carga total na barra CA em MW pot ncia reativa da carga total na barra CA em Mvar etc 3 5 4 Exemplo Para se fazer uma an lise mais detalhada dos resultados que o programa fornece foi utilizado como exemplo a simula o do sistema de quarenta e cinco barras que foi mostrado anteriormente na Figura 3 3 Neste sistema um curto circuito foi aplicado e em seguida removido da barra de Itauba respectivamente atrav s dos seguintes c digos de execu o APCB aplica o de curto circuito em barra CA e RMCB remo o de curto circuito em barra CA Estes c digos assim como todos os dados que comp em o sistema devem ser escritos por meio de linhas de comandos em um programa de edi o de textos presente em qualquer sistema operacional de um computador e em seguida deve se salv lo na extens o stb A Figura 3 6 mostra as primeiras linhas de comando deste sistema Nela podemos ver algumas unidades l gicas associadas aos seus respectivos arquivos e os dados dos modelos de
15. da produtividade dos usu rios Com isso em maio de 2009 o CEPEL disponibilizou aos usu rios uma nova vers o do programa para An lise de Transit rios Eletromec nicos Esta incorpora v rios m dulos dotados de interface gr fica que funcionam em conjunto S o eles o pr prio ANATEM m dulo principal gerencia os dados de entrada relat rios e os outros m dulos Plot CEPEL m dulo de gerenciamento dos gr ficos e CDUEdit m dulo para projeto de dispositivos definidos pelo usu rio 1 1 1 Motiva es e objetivos A demanda de energia que est em constante crescimento apesar do pouco investimento a reestrutura o do setor el trico o aumento das cargas e as perturba es em sistemas el tricos s o fatores que contribuem para a opera o dos sistemas bem pr ximo do seu limite de estabilidade comprometendo assim certos crit rios de seguran a Com isso se torna muito importante avaliar o quanto perto ou distante o sistema est operando deste limite Devido grande funcionalidade de tais programas j citados se faz necess rio uma an lise da nova vers o dispon vel uma vez que nela se encontram ferramentas que antes n o existiam no programa e que s o de suma import ncia em Sistemas de Pot ncia Este trabalho tem por objetivo estudar sob o ponto de vista do usu rio as novas facilidades gr ficas que foram introduzidas na vers o mais recente do programa ANATEM V 10 04 01 Ao longo do trabalho ser o desta
16. de realiz la mesmo que n o a tenha no come o Mahatma Gandhi iv Resumo Este trabalho consiste na an lise de uma ferramenta muito utilizada em Sistemas El tricos de Pot ncia o programa de An lise de Transit rios Eletromec nicos ANATEM que foi desenvolvido pelo Centro de Pesquisas de Energia El trica da Eletrobr s CEPEL O ANATEM uma aplica o computacional que visa o estudo da estabilidade transit ria em sistemas de pot ncia cada vez mais invi vel a an lise ou estudo de um sistema el trico de m dio ou grande porte sem o uso de programas computacionais devido ao tamanho e complexidade dos sistemas atuais E muitos dos programas que foram desenvolvidos pelo CEPEL s o amplamente utilizados pelas principais empresas do setor el trico nacional Com isso o Centro de Pesquisa da Eletrobr s est sempre empenhado no desenvolvimento de novas vers es dos programas de sua autoria com o intuito de oferecer ao usu rio uma ferramenta de melhor qualidade e facilidade Como j foi mencionado para o proposto trabalho ser dado nfase ao ANATEM que tem como foco principal a simula o no dom nio do tempo frequ ncia fundamental para a an lise din mica do sistema em quest o A vers o mais atual V 10 04 01 que foi disposta no m s de maio de 2009 inclui diversas facilidades entre as quais um ambiente gr fico mais adequado ao Windows que visa proporcionar maior efici ncia na sua utiliza o O ob
17. felicidade da sua nica neta Ao Eduardo pelo amor carinho e compreens o que tivemos no decorrer da faculdade Muito obrigada pelo apoio e pelas horas de estudos e por ter me ajudado muito na minha forma o acad mica e profissional A todos amigos que conquistei no decorrer da faculdade por todos os momentos de estudos e confraterniza es que tivemos Com certeza sem voc s a faculdade n o teria a menor gra a Ao professor Alessandro Manzoni que foi o idealizador deste projeto e que infelizmente n o est mais fisicamente entre n s Obrigada pela orienta o e apoio na realiza o deste trabalho e pela qualidade de suas aulas Com essa perda inesperada a faculdade perdeu um profissional de excelente qualidade autor de in meros projetos Aos professores t cnicos e funcion rios do departamento que se dedicam e fazem com que a UFRJ seja uma das melhores faculdades do Brasil Um agradecimento especial ao professor Sebasti o rcules Melo Oliveira que abra ou o meu projeto como orientador substituto e aos professores Jorge Luiz do Nascimento e Sergio Sami Hazan pelo apoio e composi o da banca examinadora iii O homem se torna muitas vezes o que ele pr prio acredita que Se insisto em repetir para mim mesmo que n o posso fazer uma determinada coisa poss vel que acabe me tornando realmente incapaz de faz la Ao contr rio se tenho a convic o de que posso faz la certamente adquirirei a capacidade
18. mais necess rio o uso de ferramentas computacionais para se fazer an lise ou estudo de um sistema el trico Em se tratando de um sistema de m dio ou grande porte esta depend ncia mais evidente devido a complexidade do mesmo Os programas desenvolvidos pelo CEPEL est o em constantes testes e atualiza es o que faz com que sejam utilizados pelas principais empresas do Sistema El trico Brasileiro Dentre os principais programas podemos citar ANAREDE An lise de Rede ANAFAS An lise de Faltas Simult neas ANATEM An lise de Transit rios Eletromec nicos e FLUPOT Fluxo de Pot ncia timo ferramentas utilizadas nas disciplinas de An lise de Sistema de Pot ncia e An lise de Defeitos em Sistemas de Pot ncia oferecidas no curso de Engenharia El trica da UFRJ Nos ltimos anos pesquisadores do CEPEL v m concentrado esfor os para atualizar os seus principais programas de maneira a atender um antigo pedido dos usu rios o desenvolvimento de um ambiente gr fico adequado s facilidades do sistema operacional Windows Para o trabalho em quest o ser o abordados as novas funcionalidades trazidas com a interface do ANATEM e o programa de cria o de Controladores Definidos pelos Usu rios CDU Em conjunto com os programas tradicionais para an lise do sistema el trico o CEPEL criou programas auxiliares para o tratamento e apresenta o dos resultados atrav s de gr ficos e relat rios permitindo o aumento da efici ncia e
19. onde At At RA 2 Bia CO Af Xaa T TE SAE Va an l a 5 l a 3 2 3 M todo de solu o para equa es alg bricas da rede CA utilizado o m todo direto de solu o de sistemas lineares usando fatora o LU em sistemas esparsos de matrizes sim tricas O sistema linear que descreve a rede CA do seguinte tipo Ybarra V onde V o vetor de tens es nodais I o vetor de correntes injetadas nos n s Ybarra a matriz de admit ncia nodal Se houver cargas funcionais ou outros elementos n o lineares como conversores CA CC compensadores est ticos motores de indu o etc as correntes destes elementos s o 13 consideradas no vetor I e a solu o de rede ser necessariamente iterativa pois estas correntes dependem do vetor de tens es V a ser calculado 5 As barras de gera o consideradas como barras infinitas tens o e frequ ncia constantes t m as vari veis correspondentes eliminadas do sistema sendo suas contribui es inclu das no termo independente direita da igualdade do sistema T I I a a V tens es desconhecidas I I I Vo tens es conhecidas Vi II Ap s fatora o 3 3 Representa o dos elementos do sistema Nesta se o ser analisada a representa o de alguns dos elementos no ANATEM 3 3 1 Circuitos Linhas de transmiss o transformadores e transformadores defasadores s o repre
20. que em caso de impressao no video 045 opcao FILE que qualquer relatorio emitido esteja em formato 046 de 80 colunas opcao BUCO e que em caso de impressao no video emitido um prompt para o usuario liberar a continuacao de NAO seja interrompida a impressao apos cada tela e NAO seja emitido um prompt para o usuario liberar a continuacao de impressao opcao CONT impressao opcao CONT i i t NAO seja interrompida a impressao apos cada tela e NAO seja t t t b Figura 4 4 a Editor de arquivos antigo b Editor de arquivos atual E por fim a vers o possui uma janela de dicas Se o usu rio est querendo saber a que se refere um determinado c digo de execu o do ANATEM basta parar o cursor do mouse sobre o mesmo que automaticamente vai aparecer uma janela abaixo dele com um texto explicativo do c digo em quest o Na Figura 4 5 tem se um exemplo do c digo DRGT modelos predefinidos de regulador de tens o e excitatriz da m quina s ncrona arquivo Editar Exibir Simula o Ferramentas Janela Ajuda DES BE an dh S nd AE AR sis45b stb 045 E DRGT MD01 046 PA N RR 3 A LANN LIT E Des AlIr do A LM A LM Alma A Ltme k PPP E o PPP o a n47 Dados de modelos predefinidos de reguladores de tens o e excitatrizes 048 049 050 alaa 052 O DRGV MD02 153 No CORES TI To Jinni tn CoD JT 054 0001 0 05 4 0 0 0 0 01 999 999 0 0E 055 9999
21. seis dados de defini o dos par metros cujo c digo para defini lo o DEFPAR ou seja para tal CDU tem se seis constantes Ka Ta Kf Tf Vamax e Vamin que est o entre as linhas 0008 e 0013 J entre as linhas 0018 e 0025 est o definidos os seis blocos que o controlador possui ENTRAD IMPORT SOMA LEDLAG WSHOUT e EXPORT Cada bloco requer um tipo de dado espec fico que precisa ser escrito no programa Estes dados podem ser um valor de entrada vent valor de 20 sa da vsai os valores dos par metros do bloco p1 p2 p3 e p4 entre outros E por fim nas linhas 0030 e 0031 est o definidos os valores das vari veis Vamax e Vamin Os registros de dados de blocos de CDU possuem a forma geral mostrada na Tabela 3 1 Tabela 3 1 Formato dos dados de blocos do CDU 5 Campo Colunas Descri o Bloco 01 04 N mero de identifica o do bloco BI 05 Se preenchido com caracter indica que o bloco do CDU um bloco exclusivamente de inicializa o Tipo 06 11 Tipo do bloco Subtipo 13 18 Subtipo do bloco Sinal da vari vel de entrada do bloco Se for deixado em branco ser considerado Rima 19 bositivo Este campo s utilizado pelos blocos tipo SOMA MULTPL e DIVSAO Vent 20 25 Identifica o alfanum rica da vari vel de entrada do bloco Vsai 27 32 Identifica o alfanum rica da vari vel de sa da do bloco P1 34 39 Par metro P1 do
22. ser conectados para modelagem de um controle de topologia complexa Isto permite ao usu rio criar controladores da forma que deseja A seguir est o descritos os principais tipos de blocos separados por suas fun es Blocos aritm ticos soma multpl divsao ganho e fracao Blocos din micos e limitadores ledlag pol s proint wshout limita lagnl e intres Blocos de interface export e import Blocos terminadores entrad e sa da 17 Blocos comparadores compar com os seguintes subtipos le lt lt lt gt gt ge 2 eq e ne 7 Blocos de operadores l gicos logic com os seguintes subtipos and or xor not nand nor nxor e fflop1 Blocos seletores max min e selet2 Bloco para atraso delay Blocos para amostragem e temporiza o t hold s hold e acum Blocos para fun es matem ticas Fun es trigonom tricas e angulares degree radian sin cos etc Fun es envolvendo pot ncias e logaritmos sqrt exp log invrs etc Fun es para sinal menos abs e sinal Fun es para inteiros trunc e round Fun es n o lineares em geral pulso rampa reta steps etc 3 4 3 Linguagem de modelagem Com o programa poss vel modelar sistemas gerais de controle lineares ou n o lineares que podem possuir m ltiplas entradas e sa das utilizando uma linguagem de descri o baseada em diagrama de blocos no dom nio da frequ ncia usualmente emp
23. vari vel Esta op o abre a tela mostrada a seguir de Edi o de Vari veis de CDU Nesta janela o usu rio pode criar renomear apagar ou apagar todas as vari veis No caso de apagar ou apagar todas somente poss vel apagar as vari veis sem uso Caso o usu rio tente apagar uma vari vel em uso uma mensagem de advert ncia ser mostrada impedindo a a o As vari veis mostradas na Figura 4 25 s o as que foram criadas no exemplo anterior Edi o de Vari veis Cancel DEFYAL Figura 4 25 Edi o de vari veis 49 4 3 4 Exportar Importar para o arquivo de CDUs Ap s o t rmino da cria o ou edi o do diagrama de blocos a op o Exportar ANATEM do menu Arquivo pode ser utilizada para a cria o de um arquivo de dados no formato do programa ANATEM correspondente aos CDUs que foram criados ou editados Atrav s desta op o pode se criar um arquivo de extens o cdu que o do tipo utilizado pela vers o antiga ou seja um arquivo que aberto pelo editor de dados Na Figura 4 26 a tem se o arquivo criado ao se escolher esta op o Observe que o arquivo gerado bem parecido com o da vers o antiga Figura 4 26 b comparando se estas duas figuras pode se constatar que o diagrama de blocos criado pelo CDUEdit corresponde ao do controlador 1 do exemplo em ANATEM I Projeto FinalNCDU numero cdu regis WordPad e Ee ME e orela juro K K Arquivo Editar Exibir Inserir Formatar
24. vel de energia que pode passar por um ponto particular do sistema quando todo ele ou a parte a que se refere o limite de estabilidade est funcionando de maneira est vel H dois tipos de instabilidade perda de sincronismo que um fen meno de instabilidade angular posi o angular do rotor e colapso de tens o que o caso de instabilidade de tens o Este cap tulo tem por finalidade apresentar uma revis o de estabilidade transit ria visto que para o estudo em quest o estamos interessados na an lise de um sistema submetido a grandes perturba es j que o programa ANATEM faz a an lise de transit rios eletromec nicos 2 2 Classifica o e conceitos b sicos Quanto aos tipos de perturba es temos as grandes que s o os casos de curtos circuitos varia o brusca de velocidade perda de geradores ou ent o perda de linha J as pequenas s o consideradas aquelas varia es nominais da carga por exemplo ao se ligar uma carga nova ou desligar alguma j existente O termo Estabilidade Transit ria est relacionado a fen menos que se seguem ocorr ncia de uma grande e s bita perturba o em um sistema de pot ncia E segundo o IEEE 3 diz se que um sistema est vel sob o ponto de vista da estabilidade transit ria quando este ap s sofrer uma grande perturba o capaz de alcan ar uma condi o de opera o aceit vel Os estudos de estabilidade transit ria analisam o comporta
25. 0 000 Outras estruturas de dados relacionadas a estas tiveram dimens o aumentada proporcionalmente Por fim na vers o V10 04 00 foi criado o C digo de Execu o DFLA para c lculo de fluxos ativo e reativo l quidos de interc mbio de rea fornecida uma lista de circuitos de interc mbio para cada rea cujos fluxos nas extremidades especificadas ser o usados para a contabiliza o dos fluxos l quidos 3 2 Caracter sticas do programa Para a simula o de transit rios eletromec nicos temos um problema obter a solu o do conjunto de equa es alg brico diferenciais que descreve o comportamento das m quinas s ncronas dos equipamentos e das redes el tricas Utiliza se o m todo de integra o trapezoidal impl cito para a solu o das equa es devido a sua simplicidade de implementa o a generalidade e estabilidade num rica Os m todos impl citos em geral como o caso deste m todo numericamente est vel o que evita acumula o de erros de truncamento a cada passo de integra o fato comum em m todos impl citos do tipo Runge Kutta 4 Os fluxogramas das Figuras 3 1 e 3 2 descrevem o esquema de solu o utilizado pelo ANATEM O esquema utilizado o alternado impl cito onde o sistema de equa es diferenciais algebrizado usando um m todo de integra o impl cito e resolvido alternadamente com as equa es alg bricas da rede CA representada pela sua matriz Y a arra i
26. 9 Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E 030 IMPR L FILE L CONT L 031 999999 032 033 DD DDDDDDDDDSDSCDDCCDCCCDCCCCCCCCCCCCCCCCDCECCCCScCEcc ccc 034 DADOS DE ALTERACAO DE CONSTANTES DO PROGRAMA 035 5 5 gt 5 gt 5 5 gt gt gt 036 O DCTE NBR ct val 038 TETE 1 e 4 Tolerancia relativa para convergencia de tensoes 039 TEMD 1 e 4 Tolerancia relativa para convergencia de modelos 040 TABS 1 e 7 Tolerancia absotura 041 TEPQ 1 Tolerancia de convergencia desejada para o fluxo de potencia 042 999999 Figura 4 2 Arquivo Padronizado 33 Se clicarmos com o bot o direito do mouse sobre uma linha ir aparecer uma janela como mostra a Figura 4 3 a e escolhermos a op o Inserir e depois clicarmos em R gua o editor identifica a qual c digo de execu o a linha corrente pertence e insere automaticamente na linha imediatamente abaixo a r gua dos dados do respectivo c digo de execu o Como exemplo foi inserida uma linha referente ao c digo de execu o DRGT modelos predefinidos de regulador de tens o e excitatriz de m quina s ncrona A linha inserida a dos par metros necess rios para este c digo que s o eles CS Ka Ke Kf Tm Ta Te Tf Lmn Lmx e LS como mostra a Figura 4 3 b Linha inserida ANATEM I Projeto Finalimt Sdiglsis45b stb arquivo E
27. N o Lineares Sinal e Inteiros Seletores Atraso e Amostragem Para ajuda tede F1 Eivelidando 189 RT 189 Validando 190 RV 190 Validando 191 RT 191 Validando 192 RV 192 Validando 193 RT 193 Validando 194 RV 194 Validando 195 RE 195 Validando 196 RV 196 Validando 197 RT 197 Validando 198 RV_198 Validando 199 RT 199 Validando 200 RV 200 Encontrado 0 erro s Figura 4 28 Controlador n mero 1 importado do ANATEM 52 Cap tulo 5 Conclus es e Sugest es O estudo de estabilidade de um sistema de suma import ncia para as empresas de gera o e transmiss o de energia el trica No setor de opera o de uma empresa por exemplo comum a realiza o de estudos de an lise de estabilidade para os quais s o importantes ajustes adequados dos diversos controladores que o sistema possui Com isso imprescind vel que os engenheiros que atuam neste setor detenham meios para projetar adequadamente os par metros de diversos tipos de controladores assim como possuam fundamentos necess rios para realizar a an lise dos resultados de simula es din micas do sistema e sugerir altera es em ajustes previamente estabelecidos O programa ANATEM um destes meios utilizado pelas principais empresas do setor Ele uma ferramenta efetiva para a realiza o de simula es do desempenho din mico dos Sistemas El tricos de Pot nci
28. NOVAS FACILIDADES GR FICAS DO PROGRAMA ANATEM Raquel Soares Sgarbi PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EL TRICA DA ESCOLA POLIT CNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESS RIOS PARA A OBTEN O DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA Aprovado por Prof Sebasti o rcules Melo Oliveira D Sc Orientador Prof Sergio Sami Hazan Ph D Prof Jorge Luiz do Nascimento Dr Eng RIO DE JANEIRO RJ BRASIL JANEIRO DE 2010 Aos meus pais Jorge e Magali Aos meus irm os Rafael e Rodrigo li Agradecimentos Agrade o a Deus por ter me guiado nesses anos de muita luta estudo e alegria que vivenciei no decorrer da gradua o Aos meus pais Jorge e Magali por acreditarem que eu tinha capacidade de conseguir uma vaga nesta faculdade t o desejada e com isso me incentivaram a n o desistir Agrade o a minha m e por abrir m o de sua carreia para nos criar e educar Ao meu pai que sempre fez o que p de para oferecer sempre o melhor a n s Aos meus irm os Rafael e Rodrigo pelo apoio que recebo nos principais momentos da minha vida e pelo companheirismo Sabemos que n s tr s somos motivos de muito orgulho Aos meus tios primos av s e amigos de quem algumas vezes me privei da presen a devido aos estudos Obrigada pela for a e por sempre torcerem por mim Em especial a minha av Deoclecina que infelizmente n o est presente neste momento de
29. RUE a PER EAR n ETR PELE 39210JLACA 138 PELE 39710 SEGREDO 138 a PELE 39410JLACB 138 PELE 407 10 ITAUBA 13 8 PELE 395 10 JLAC C 138 g 573 di ERR DEDO A E a E E E ee ES RR RR e ea 4 g S o 286 A a E E E E vi 5 o 0 2 4 6 8 10 Tempo s Figura 4 9 Pot ncia El trica No segundo exemplo ser realizada a simula o de um sistema quando se remove alguma unidade geradora ou usina do mesmo E para tanto foi utilizada a mesma barra do exemplo anterior a de n mero 407 Itauba Para uma boa an lise dos efeitos da perturba o os gr ficos escolhidos foram os da tens o de campo da m quina e a tens o na barra A Figura 4 10 traz os dados do evento tais como o tempo de simula o e quando o mesmo ocorreu ANATEM I Projeto Finalk mt SdigiSIS45B log E arquivo Editar Exibir Simula o Ferramentas Janela Ajuda D ghg seBe jS chEIcEE MA RH AH A sis45b exemploZ sI545 0UT SI545B log I Sistema 45 barras Equiv Sul Sudeste CASO BASE RELATORIO DE MENSAGENS DA SIMULACAO TEMPO 10 00 SEG 44 SIMULACAO DO INSTANTE T 0 0s ATE O INSTANTE T 10 D0s FEREARE T 1 0000s RMGR Desligar grupo de gerador 10 da barra 407 ITAUBA 13 8 Figura 4 10 Dados do evento 38 Os gr ficos a seguir Figuras 4 11 e 4 12 mostram o comportamento da tens o de campo da m quina e da tens o da barra 14 Tens o de campo pu o 0 a Tens o pu
30. UA AARAU NN 4 2 1 4 3 4 3 1 4 3 2 4 3 3 4 3 4 5 Refer ncias Bibliogr ficas Conclus es e Sugest es Ambiente e facilidades CDU Edit Ambiente Forma de opera o Exemplo de constru o de um CDU Exportar Importar para o arquivo de CDUs vii 41 45 45 46 47 50 53 56 ndice de Tabelas Tabela 3 1 Formato dos dados de blocos do CDU 5 Tabela 3 2 Descri o das Unidades L gicas 5 viii 21 23 ndice de Figuras Figura 3 1 Fluxograma geral de solu o 5 10 Figura 3 2 Processo interativo de solu o 5 11 Figura 3 3 Sistema exemplo de 45 barras 19 Figura 3 4 Dados de um CDU 20 Figura 3 5 Tela principal do ANATEM 22 Figura 3 6 Arquivo em stb do sistema exemplo 25 Figura 3 7 Dados do dist rbio e da simula o 26 Figura 3 8 Tens o na barra em que o curto foi aplicado 26 Figura 3 9 Tens o em cinco barras distintas 27 Figura 3 10 ngulo do eixo q de cinco barras distintas 28 Figura 3 11 Frequ ncia do gerador 28 Figura 3 12 Pot ncia el trica 29 Figura 3 13 Pot ncia mec nica 29 Figura 4 1 Comunica o entre os processos 1 32 Figura 4 2 Arquivo Padronizado 33 Figura 4 3 a Inser o da r gua b Linha correspondente ao c digo que foi inserida 34 Figura 4 4 a Editor de
31. VANDO SNAPSHOT EM 15s DE SIMULA O 003 004 O TITU 005 l sistema teste 14 barras SALVANDO SNAPSHOT EM 15s DE SIMULACAO 006 007 008 ASSOCIACAO DE ARQUIVO PARA SAIDA DE RELATORIOS opcao FILE nm i ASSOCIACAO DE ARQUIVO COM FLUXO DE POTENCIA ANAREDE LI R sis1l4b his 020 Gm 022 ASSOCIACAO DE ARQUIVO COM DADOS PARA PLOTAGEM 023 024 O ULOG 025 8 026 LI R sis14b_1 plt 027 028 ASSOCIACAO DE ARQUIVO DE SAIDA DE MENSAGENS DE EVENTOS LI R sis1l4b_1 log 035 036 DADOS DE OPCOES DEFAULT DE EXECUCAO DADOS DE OPCOES DEFAULT DE EXECUCAO DOPC IMPR CONT top E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E IMPR L FILE L CONT L SOCO L 999999 Obs Neste codigo esta se pedindo por default a impressao de dados t em todos os codigos opcao IMPR que qualquer impressao de saida seja enviada para o arquivo associado na unidade logica 4 038 5 DOPC IMPR CONT 039 Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E Op E 040 IMPR L FILE L CONT L 80CO L 041 L 999999 042 Obs Neste codigo esta se pedindo por default a impressao de dados 043 em todos os codigos opcao IMPR que qualquer impressao de opcao FILE que qualquer relatorio emitido esteja em formato 044 aal n aaja enviada para o ardiliro nescciado na unidade Logica T de 80 colunas opcao 80CO e
32. a No programa podem ser simulados a resposta de um sistema frente a uma perturba o seguida por opera es de abertura e religamento de circuitos e o desligamento de outros elementos O programa com a interface gr fica trouxe maior facilidade de execu o e entendimento das an lises dos resultados das simula es Dessa forma a partir de estudos utilizando ferramentas computacionais poss vel a tomada de medidas preventivas ou corretivas mais eficientes Esta nova vers o possui novos m dulos gr ficos que funcionam em conjunto o m dulo principal o mais importante ele controla os dados executa a simula o e apresenta os resultados Ele possui um editor de textos com facilidades especiais para utiliza o com arquivos no padr o ANATEM Esta interface gr fica 1 ANATEM s funciona se no computador do usu rio estiver instalado o arquivo execut vel do ANATEM Anatem exe caso contr rio ao tentar abrir algum caso o programa vai retornar um erro informando que n o encontrou este arquivo execut vel Com isso uma desvantagem que para se usar a interface gr fica necess rio ter instalado alguma vers o do ANATEM sendo o iANATEM dependente da vers o em DOS Aliado a ele tem um m dulo de gerenciamento dos gr ficos Plot CEPEL e um m dulo para se projetar e analisar dispositivos definidos pelo usu rio CDUEdit O primeiro de grande valia comparado ao Plotgraf que para se visualizar um resultado era necess rio
33. almente com extens o stb enquanto que Arquivo s o todos os demais textos ou banco de dados utilizados pelo ANATEM com as extens es dat cdu blt e stb Ainda inserido neste assunto o programa disponibiliza a op o de abrir um caso ou arquivo Padronizado que possui os principais comandos para se fazer a simula o de um sistema A Figura 4 2 mostra a tela que abre quando escolhemos a op o de novo caso arquivo padronizado Na figura percebemos que alguns dos principais comandos aparecem tais como TITU ULOG 4 8 e 9 DOPC e DCTE o que facilita a tarefa do usu rio na hora que ele estiver escrevendo as linhas de comando faltando preencher os dados espec ficos do sistema a ser simulado ANATEM EI Arquivo Editar Exibir Simula o Ferramentas Janela Ajuda Deusi telne Ma ol ab dA do nda 4 LER 004 O TITU 005 Caso exemplo 006 007 DDDDDDDDSDCCDCDCCSDCCCCSCCSCCCCCSCCSCCCCCCCCSCEC Ecc 008 ASSOCIACAO DE ARQUIVOS 009 010 Arquivo para saida de relatorios opcao FILE 011 O ULOG 012 4 013 lanatem out 014 015 Arquivo para saida de plotagem 016 E ULOG 017 8 018 l anatem plt 019 020 Arquivo para saida de mensagens de eventos da simulacao 021 E ULOG D22 9 023 lanatem log 024 Oo 0 020000000 002ncccccs 026 DADOS DE OPCOES DEFAULT DE EXECUCAO 027 028 E DOPC IMPR 02
34. as Para este caso tem se a escolha do intervalo de atualiza o que dado em minutos e o intervalo m nimo de um minuto Ent o se por exemplo for feita uma escolha de um intervalo de dois minutos a cada dois minutos o programa mostra um resultado Isto uma ferramenta muito v lida principalmente se o usu rio perceber algo errado no decorrer da simula o Caso isto ocorra basta o usu rio cancel la n o necessitando esperar durante horas a simula o terminar Outra escolha que pode ser feita com rela o a quais arquivos deseja visualizar automaticamente ap s o t rmino da simula o S o tr s as op es duas s o arquivos de texto e uma de gr fico Op es de Simula o IV Plotagem autom tica durante a simula o Intervalo de Atualiza o 2 Minutos Visualizar arquivos automaticamente ap s a simul o Arquivo de Plotagem plt V Arquido de Relat rio out V Arquivo de Log log Cancel Figura 4 15 Janela de op es de simula o Para se realizar a simula o de um caso basta o usu rio selecionar o menu Simula o e a op o Executar como mostra a Figura 4 16 ANATEM Gr arquivo Editar Exibir PSE Ferramentas Janela Ajuda D amp Executar 7 Op es Figura 4 16 Menu Simula o com a op o Executar li Es jiii mi ab d A 42 O n cleo de c lculo ser ent o acionado para a an lise do arquivo de entrada de dados que esti
35. as usinas geradoras e ainda de aquisi o de faixas de passagem para a implementa o de sistemas de transmiss o conectando estas instala es de gera o aos centros de carga 4 O ANATEM uma ferramenta para a realiza o de simula es do desempenho din mico dos Sistemas El tricos de Pot ncia que utilizado por empresas do setor el trico em estudos tanto de opera o como de planejamento O programa uma aplica o computacional para a realiza o de estudos de estabilidade frequ ncia fundamental Ele possui peculiaridades avan adas de modelagem e facilidade de implementa o de sistemas de controle definidos pelo usu rio por meio de diagramas de blocos com as fun es de transfer ncia representadas no dom nio da frequ ncia uma ferramenta que oferece ao setor fatores importantes como efici ncia m todos num ricos precis o t cnicas de programa o e modularidade que est o devidamente explorados e conjugados com as particularidades do sistema brasileiro O programa resultado de um esfor o do CEPEL com o objetivo de dar continuidade capacita o tecnol gica em desenvolvimento de aplica es computacionais na rea de din mica de sistemas de energia el trica 5 O programa fornece a resposta frente a uma segu ncia de perturba es seja ela de pequena ou grande magnitude seguida por opera es de abertura e religamento de circuitos de transmiss o O desligamento de outros elemento
36. bloco P2 40 45 Par metro P2 do bloco P3 46 51 Par metro P3 do bloco P4 52 57 Par metro P4 do bloco Vmin 59 64 Identifica o alfanum rica da vari vel associada ao limite inferior Vmax 66 71 Identifica o alfanum rica da vari vel associada ao limite inferior 3 5 M dulo base MS DOS 3 5 1 Ambiente O modelo base do programa feito no ambiente MS DOS A comunica o entre o usu rio e o programa realizada atrav s de comandos que devem ser digitados na tela principal do programa que est mostrada na Figura 3 5 21 Anatem V10 4 1 CEPEL Centro de Pesquisas de Energia Eletrica Programa de Estabilidade Transitoria ANATEM Versao V10 04 01 UNIDADE NOME IDENTIFICACAO LOGICA LOGICO DO ARQUIVO X 8 R x TEM DADOS TEM SAUCA TEM MODEL NUL TEM PRINT Ci TEM INPUT CON ND CO JO UA CON NUL ANATEM LOG 18 TEMS SNAPS NUL 11 TEMSARQSN NUL Codigo de Execucao Figura 3 5 Tela principal do ANATEM Vale ressaltar que ainda n o h nenhuma vers o dispon vel do programa na qual seja poss vel visualizar como o sistema el trico que o usu rio est estudando ou seja O programa n o gera ou abre nenhum arquivo de imagem exibindo a representa o gr fica do sistema como poss vel em outros programas do CEPEL tais como o ANAREDE e o ANAFAS 3 5 2 Unidades l gicas Ao inicializar o ANATEM abr
37. cados os pontos fortes e fracos encontrados no programa com o intuito de ao final serem feitas sugest es de melhorias da interface gr fica atual 1 2 Estrutura geral do texto O Cap tulo II tem por finalidade apresentar uma revis o sobre estabilidade transit ria destacando os aspectos gerais conceitos b sicos e a classifica o Em seguida realizada uma formula o do problema mostrando os esquemas de solu o e os m todos de integra o para o caso do estudo de estabilidade transit ria No Cap tulo III feita uma an lise do programa em si Primeiramente s o destacados o hist rico e os aspectos gerais do ANATEM Na sequ ncia s o abordadas as caracter sticas do programa tais como o m todo de solu o e integra o utilizado e a solu o de equa es alg bricas apresentado um pequeno resumo da representa o dos principais elementos de um sistema no programa O cap tulo possui um t pico sobre os controladores definidos pelo usu rio CDU com a id ia b sica dos mesmos E por fim tratado o modelo base do programa ou seja aquele em MS DOS O Cap tulo IV traz as novas facilidades gr ficas do programa Neste s o mostrados as novas ferramentas que foram criadas nesta interface indicando o quanto esta nova vers o trouxe de novas op es E abordado tamb m a visualiza o dos resultados atrav s do PlotCEPEL e para finalizar o cap tulo mostrado a grande ferramenta que agora foi introd
38. da simula o 25 Anatem V10 4 1 CEPEL CENTRO DE P ema 45 bar DE ENERGIA ELETRICA ANATEM V10 04 01 Sul Sudeste CB Aplicou curto circuito na barra 407 ITAUBA RMCB Removeu curto circuito da barra 407 ITAUBA Codigo de Execucao Figura 3 7 Dados do dist rbio e da simula o Para validarmos o programa a Figura 3 8 mostra a tens o na barra na qual foi aplicado o curto Analisando se a figura nota se que o curto foi aplicado em aplica o 1 00s e removido em tremo o 1 10s como foi programado confirmando o resultado desejado 2 VYOLT 407 ITAUBA 13 8 Tens o pu 6 8 10 O 3 4 Tempo s Figura 3 8 Tens o na barra em que o curto foi aplicado 26 A seguir s o mostrados mais gr ficos gerados pela simula o Todos os gr ficos possuem pelo menos quatro vari veis e em todas as figuras est o presentes os dados referentes barra na qual foi aplicado o curto Na Figura 3 9 tem se cinco vari veis cada uma com cor diferente Neste caso as vari veis escolhidas foram a tens o de cinco barras diferentes Pelo gr fico percebe se que todas as barras estavam com um valor constante de tens o antes do curto e ap s a falta o sistema fica inst vel Outro detalhe que os efeitos s o mais severos no local em que o curto foi aplicado 12 8 BAVOLT 3 IBA 3 ES 230 B vOLT C vOLT LACERDA 230 D vOLT 407 ITAU 13 8 E vOLT ds val Tens o pu
39. ditar Exibir Simula o Ferramentas Janela Ajuda ih E R AlAs D SHS B 2c BEEN sis45b stb ANATEM l Projeto Final fmt 5dig sis45b stb Arquivo Editar Exibir Simula o Ferramentas Janela Ajuda bs H amp erae sis45b stb L 999999 056 057 Mo BSB Op es T picos R gua Ctrl Lo a b Figura 4 3 a Inser o da r gua b Linha correspondente ao c digo que foi inserida poss vel abrir ou fechar um c digo de execu o de forma similar a uma estrutura de diret rio e subdiret rios Com esta facilidade se torna poss vel visualizar as linhas de dados pertencentes a esse c digo ou ent o esconder as mesmas o que facilita a visualiza o do arquivo como um todo Isso pode ser feito atrav s da op o T picos que est no menu Exibir ou clicar no cone ou que est ao lado do c digo de execu o Uma outra ferramenta que esta interface possui uma sintaxe colorida Esta vers o modifica as cores dos textos para as linhas comentadas que ficam com a cor verde e os textos que identificam os c digos de execu o com a cor azul A Figura 4 4 mostra a diferen a do antigo editor de arquivos de dados para o mais recente 34 FORSTER ES LG TR jo C arquivo Editar Exibir Simula o Ferramentas Janela Ajuda D h e e DELENE AMAA 515148_1_CONV STB DEN SRA rbe pe TITULO DO CASO TITU Sistema teste 14 barras SAL
40. do pelo usu rio pode utilizar qualquer sinal de outro controlador tamb m definido pelo usu rio e as principais grandezas dos componentes do sistema el trico como sinal de entrada Desta forma as principais grandezas dos geradores s ncronos pot ncias el trica e mec nica componentes de eixos d e q velocidade de rotor e ngulo de carga dos reguladores de tens o tens o de excita o sinais de sa da dos estabilizadores e compensadores est ticos est o dispon veis aos usu rios do programa 4 46 Os blocos s o criados com uma numera o autom tica mas que pode ser alterada pelo usu rio A vari vel de sa da de cada bloco tamb m criada com um nome autom tico constitu do pela letra X seguido de um n mero que corresponde ao n mero do bloco Cada um dos blocos inclu do no diagrama arrastando o para a rea de trabalho na posi o desejada A Figura 4 21 mostra o diagrama de blocos do controlador de n mero 1 do sistema de quarenta e cinco barras ela mostra a numera o de cada bloco e as vari veis de entrada e sa da de cada bloco 1 Ta s 1 Tfs Figura 4 21 Diagrama de blocos do controlador 1 do exemplo 4 3 3 Exemplo de constru o de um CDU As propriedades de cada bloco s o acessadas por um duplo clique no bloco correspondente Na figura a seguir apresentada a janela dos par metros de um bloco LEDLAG do exemplo da Figura 4 21 Bloco LEDLAG N mero do Bloco 4 Par metros Cum
41. e o n mero m ximo Outro detalhe que quem escolhe quais s o as op es de vari veis de sa da o pr prio usu rio Isto feito no arquivo de extens o stb O c digo de execu o de op o de vari veis o DPLT dados de vari veis para plotagem A Figura 4 14 mostra a parte do arquivo stb com os setenta e cinco dados das vari veis de plotagem 40 091 e 092 Variaveis de saida 140 EFD 366 10 D93 141 EFD 369 10 094 E DPLT 142 EFD 373 10 095 Tipo M El Pa Nc Gp Br Gr Ex Bl P 096 DELT 366 10 366 10 129 EFD as 10 097 DELT 369 10 366 10 144 EFD 390 10 098 DELT 373 10 366 10 145 EFD 392 10 099 DELT 381 10 366 10 146 EFD 394 10 100 DELT 390 10 366 10 101 DELT 392 10 366 10 147 EFD 335 10 102 DELT 394 10 366 10 148 EFD 397 10 103 DELT 395 10 366 10 149 EFD 407 10 104 DELT 397 10 366 10 150 105 DELT 407 10 366 10 106 Si WOLT 343 107 FMAQ 366 10 1S2 VOLT 366 108 FMAQ 369 10 153 VOLT 368 109 FMAQ 373 10 110 FMAQ 381 10 154 VOLT 369 111 FMAQ 390 10 155 VOLT 371 112 FMAQ 392 10 156 VOLT 373 113 FMAQ 394 10 114 FMAQ 395 10 E VOLT aus 115 FMAQ 397 10 158 VOLT 376 116 EMAQ 407 10 159 VOLT 380 E na a 160 voLT 381 PELE 119 PELE 369 10 161 VOLT 383 120 PELE 373 10 162 VOLT 385 121 PELE 381 10 163 VOLT 389 122 PELE 390 10 164 VOLT 390 123 PELE 392 10 124 PELE 394 10 165
42. e Todos os blocos que est o presentes no ANATEM est o dispon veis neste programa de edi o e visualiza o de diagrama de blocos Eles foram agrupados na Barra de Sele o de Blocos seguindo a seguinte classifica o Aritm ticos Din micos amp Limites Entrada amp Sa da Comparadores Operadores L gicos Trigonom tricas Pot ncias e Logaritmos N o Lineares Sinal e Inteiros e Seletores Atraso e Amostragem A Figura 4 20 mostra a barra de sele o de blocos do programa al m da rea de trabalho 45 CDUEdit CDUEdit1 Arquivo Editar Exibir Ferramentas Janela Ajuda DEE jees esmm Rzs NLboLcoAR aaa HH MMA ees Hrane ma B menu peal GRANS o R ETF ANA TEM COUEAHA CO 1 Pr Error po ue o o jo Ra SOMA MULTPL Din mico amp Limites Sinal e Inteiros eletores Atraso e Amostragem mA ajuda teck E1 rea de Barra de sele o com trabalho os blocos do programa Figura 4 20 Barra de sele o e rea de trabalho do CDUEdit 4 3 2 Forma de opera o No programa os usu rios t m acesso a diversas fun es elementares para simula o dos controladores representados na forma de diagrama de blocos A implementa o imediata de controladores pode ser feita pelo usu rio em qualquer ordem e estrutura A inicializa o destes blocos elementares feita automaticamente pelo programa considerando a estrutura de interliga o entre os blocos Um controlador defini
43. e se a tela principal em que pedido um c digo de execu o O c digo a ser digitado para dar in cio simula o o ULOG que um c digo de associa o de arquivos s unidades l gicas H quatorze unidades l gicas cada uma associada a um tipo de arquivo como mostrado na Tabela 3 2 22 Tabela 3 2 Descri o das Unidades L gicas 5 Cuidado Descri o L gica S 1 Arquivo de dados de entrada com os C digos Op es de Controle de Execu o e dados relativos ao sistema el trico em estudo 2 Arquivo ANAREDE de casos armazenados de fluxo de pot ncia 3 Arquivo de dados de modelos armazenados para estabilidade Arquivo de impress o de relat rio se a op o de controle de execu o FILE estiver ativada nos formatos 132 ou 80 colunas 5 Terminal de v deo Esta unidade l gica n o pode ser redirecionada 6 4 Arquivo de impress o dos relat rios no terminal de v deo no formato 80 colunas Esta unidade l gica n o pode ser redirecionada Arquivo de grava o dos C digos Op es de Controle de Execu o e dados relativos ao sistema el trico no formato dos dados de entrada 8 Arquivo de sa da de dados para plotagem 7 9 Arquivo para armazenamento de mensagens de eventos durante a simula o 10 Arquivo para grava o leitura de arquivo de snapshot 11 Arquivo para importa o de sinais externos por controles CDU 20 Arqui
44. em alguma barra ou linha as n o linearidades devem ser consideradas e evidentemente que o modelo matem tico formado por um conjunto de equa es diferenciais n o lineares Com isso para este caso faz se necess rio o uso de modelos n o lineares para as m quinas e para os outros equipamentos que estiverem presentes no sistema na an lise dos problemas de estabilidade transit ria Para o caso de sistemas mais simples formados por exemplo de um gerador conectado a barra infinita podemos utilizar um m todo derivado de uma interpreta o gr fica do problema de estabilidade transit ria conhecido como Crit rio das reas Iguais Esta uma t cnica gr fica de an lise que permite um excelente entendimento dos fen menos f sicos envolvidos nos problemas de estabilidade transit ria Mas para uma situa o mais geral do estudo de efeitos de sistemas com v rias m quinas e que est o submetidos a grandes dist rbios o crit rio acima n o vi vel Para estes casos necess rio que sejam utilizados m todos quantitativos para a an lise do problema Estes m todos s o baseados na integra o num rica das equa es diferenciais n o lineares que modelam o sistema Cap tulo 3 O programa ANATEM 3 1 Aspectos gerais e hist rico Empresas do setor el trico devem enfrentar o desafio da opera o dos sistemas interligados pr ximos aos seus limites de estabilidade devido aos custos crescente de constru o de nov
45. gerador com p los salientes que est o presentes no sistema 24 sis45b WordPad Arquivo Editar Exibir Inserir Formatar Ajuda DE eia ten ULOG 2 I Projeto Final fmt Sdig certoYRTESTEZ sav ARQV REST I YProjeto Finaltfmt Sdig certoiREGLS CDU ARQM ULOG 4 I YProjeto Finaltfmt Sdig certoiSIS45 0OUT ULOG 08 I Projeto Finaltfmt Sdig certo SI345B PLT ULOG 9 I Projeto Finaltfmt 5dig certo SI345B LOG DCTE IMPR CC VVVWV AMX2 1E100 999999 DMDG MDOZ No O C3 Xa Xq X d rd T a Tra Tra No Ra H D MVAjFr imagadava a TE Governador Bento Munhoz 0056 102 0 76 2 33 6 26 9 7 92 060 090 0056 4 000 465 Doaa Jorge Lacerda 0058 147 0147 0 15 0 8 99 5 00 030 070 0058 3 207 55 5 EREET Jorge Lacerda B 0059 231 9231 9 31 5 24 1 4 89 030 056 0059 3 097 156 3 aca agana rica Passo Fundo 0060 88 0 62 2 25 6 19 6 4 91 030 040 0060 4 349 130 Fasia nte Salto Santiago 0063 87 0 59 0 30 0 22 0 10 0 040 130 0063 4 086 350 5 Wsacaera ae Itauba 0064 117 1 81 0 30 6 24 2 9 55 095 125 0064 3 659 139 naiiai Salto Osorio 5 6 0062 97 0 63 5 32 0 27 0 8 98 035 075 0062 3 848 170 999999 Figura 3 6 Arquivo em stb do sistema exemplo Para este caso o tempo m ximo de simula o escolhido foi de dez segundos e com passo de integra o de um milisegundo A figura a seguir mostra os dados do dist rbio pelo qual o sistema foi submetido al m dos dados
46. ivos de sa da ser o gerados automaticamente Para os arquivos de texto de extens o log e out ser o criados abas na interface principal do programa como mostra o detalhe da Figura 4 18 Enquanto que o arquivo gr fico apresentado no Plot CEPEL que automaticamente acionado ao fim da simula o 43 Arquivo em out Arquivo em log ANATEM I WProjrto Finall mt Sdig rertoNSIS45B L0G E Arquivo Editar aZxibir Simula o Ferfamentas Janela Ajuda DEUS se Za iE E a M k h t A AR sis45b stb 51545 0U 5458 LO Sistema 45 barras Equiv Sul Sudeste CASO BASE RELATORIO DE MENSAGENS DA SIMULACAO TEMPO 10 00 SEG SIMULACAO DO INSTANTE T 0 0s ATE O INSTANTE T LO DOSH A T 1 0000s APCE Aplicou curto circuito na barra 408 ITAUBA 230 T 1 1000s RMCB Removeu curto circuito da barra 408 ITAUBA 230 Figura 4 18 Arquivos texto de sa da O programa Plot CEPEL possui algumas funcionalidades que o Plotgraf n o possui Uma das principais o fato de se poder visualizar v rios arquivos n o tendo restri o quanto ao n mero que se deseja j que o Plotgraf s dava op o de no m ximo cinco A Figura 4 19 mostra um exemplo de compara o entre dez gr ficos ngulo do eixo q 154 387 quesssssssssssosis siso tio ou ssssaesassaasacosaoeasasasaseasasasasasaasaaacaaaaanaaaaaaoaaaaaasanaaasaaaaasaaaaaaaasaaaaaaaaanaaaaasaaa asaaaaasananaanaaaaasaasaaaaasananaansa
47. jetivo deste trabalho fazer uma avalia o destas novas facilidades mas sob o ponto de vista do usu rio analisando os pontos fortes e francos das interfaces gr ficas e por fim sugerir melhorias na vers o mais atual ndice 1 Introdu o 1 1 Motiva es e objetivos 1 2 Estrutura geral do texto 2 Estabilidade Transit ria 2 1 Aspectos gerais 2 2 Classifica o e conceitos b sicos 3 O programa ANATEM 3 1 Aspectos gerais e hist rico 3 2 Caracter sticas do programa O NNUA RANNAN 3 2 1 M todo de solu o utilizado 3 2 2 M todo de integra o para equa es diferenciais 3 2 3 M todo de solu o para equa es alg bricas da rede CA 3 3 Representa o dos elementos do sistema 3 3 1 Circuitos 3 3 2 Cargas 3 3 3 Geradores 3 3 4 Controles 3 4 Controladores definidos pelo usu rio CDU 3 4 1 Id ia b sica 3 4 2 Blocos dispon veis 3 4 3 Linguagem de modelagem 3 4 4 Exemplo 3 5 M dulo base MS DOS 3 5 1 Ambiente 3 5 2 Unidades l gicas 3 5 3 Arquivos plt 3 5 4 Exemplo 4 Novas melhorias no programa ANATEM 4 1 Interface gr fica IANATEM 4 1 1 Ambiente 4 1 2 Editor de dados 4 1 3 Exemplo 4 2 Visualiza o dos resultados curvas na Plot CEPEL vi A A QU Q Q Q QU NS RR O RR O RR OO O a N N N N N N N NN KNN KN w A N KNK N KNA O AO a Mi S CNN NS
48. mento dos sistemas ap s perturba es de grande impacto e se o sistema ser capaz de encontrar um novo ponto de opera o ap s o impacto e quais os procedimentos necess rios para que isso aconte a A preocupa o principal destes estudos verificar a manuten o do sincronismo entre as m quinas em um pequeno intervalo de tempo ap s acontecer a perturba o Um sistema dito transitoriamente est vel quando ap s a elimina o do defeito ele consegue achar um ponto de opera o est vel Para se garantir a estabilidade necess rio que a atua o no sistema de forma a isolar o defeito deva ser feita rapidamente Tempo cr tico de abertura o tempo m ximo em que o isolamento do defeito deva ser realizado tal que o sistema continue est vel Assim quando a elimina o do defeito ocorre antes do tempo cr tico o sistema ser est vel enquanto que se ela ocorrer depois deste tempo ele se torna inst vel De forma resumida podemos dizer que se o tempo de elimina o do defeito r for maior abertura que o tempo cr tico o sistema ser inst vel O estudo de problemas de estabilidade de sistemas de pot ncia relacionado aos efeitos de perturba es de pequenas amplitudes pode ser feito a partir do uso de modelos linearizados o que permite a utiliza o de ferramentas da teoria de sistemas lineares Mas para o caso de um sistema submetido a grandes perturba es como a perda de uma linha ou um curto circuito
49. naaaaasaoaaaaaasananaanaanaaaaaaaanaaanaansanannaanaanans DELT 366 10 BARRACAO13 8 366 10 BARRACAQ13 8 DELT 39010 S SANTIA13 8 10 BARRACA013 8 DELT 397 10 SEGREDO 13 8 366 10 BARRACA013 8 DELT 36910 P FUNDO 13 8 366 10 BARRACA01 8 DELT 39210 J LAC A 13 8 10 BARRACA013 8 DELT 407 10 ITAUBA 13 8 366 10 BARRACA013 8 DELT 373 10 S OSORIO13 8 36610 ana DELT 39410 J LAC B 13 8 ai 10 BARRACA013 8 DELT 38110 F AREIA 13 8 36610 BARRACAO13 8 DELT 39510 J LAC C 13 8 3 10 BARRACAO13 8 Ea res G a a O RR DR RE GR O RR RR E TDR Ret Go EEN Nena Toe N 34 o Tempo s Figura 4 19 Compara o com alguns gr ficos 44 4 3 CDU Edit 4 3 1 Ambiente Nas vers es anteriores do ANATEM para o usu rio definir um CDU era necess rio ele primeiro pensar no diagrama de blocos do controlador que ele desejava Em seguida tinha que transformar estes blocos do diagrama em linhas de comandos no programa de editor de dados e salv lo em extens o cdu Para este CDU ser incorporado ao sistema o usu rio tinha que inseri lo no arquivo de extens o stb e associ lo unidade l gica 3 que a unidade que faz associa o de arquivos com modelos de reguladores Agora com a vers o mais atual a do CDU Edit pelo fato de ela ser gr fica ficou mais f cil a cria o compreens o e edi o dos controladores definidos pelo usu rio A extens o dos arquivos criados por esse programa o cd
50. nje es de corrente devidas a componentes n o lineares at a converg ncia O processo iterativo permite eliminar os erros de interface entre os dois sistemas de equa es Quando h transmiss o em corrente cont nua as equa es de controle dos conversores e as equa es relativas rede CC s o resolvidas tamb m separadamente o que introduz outros la os de itera o Figura 3 2 4 Z ES In cio NE Yy Entrada de Dados Yy Inicializa o T gt Tmax gt Fim Ro m N O Aplica o de Dist rbios l Atua o de dispositivos de monitora o ou prote o v Condi es p s impacto y Termos hist ricos v Extrapola o quadr tica l Processo iterativo de solu o de equa es alg brico diferenciais y Relat rios Plotagem Figura 3 1 Fluxograma geral de solu o 5 10 Solu o das equa es de controle do sistema CC MRDC 100 Solu o das equa es alg brico diferenciais da rede CC ITMR 20 Solu o das equa es dos IMDS 10 modelos de equipamentos CA e seus controles MRAC 30 Solu o das equa es IACS 10 alg bricas da rede CA IACE 100 Figura 3 2 Processo interativo de solu o 5 Utiliza se o m todo diret
51. ns o cdu criado pela vers o antiga A op o Importar ANATEM do menu Arquivo por outro lado l um arquivo no formato ANATEM que possui o c digo de execu o DCDU e gera um desenho autom tico com o diagrama de blocos de cada controlador lido Durante o processo de importa o os CDUs s o validados e caso exista algum erro o arquivo n o ser importado As linhas do arquivo de dados onde ocorreram erros s o informadas numa janela de mensagens Atualmente esta valida o somente verifica a duplicidade de n meros de blocos e nomes de vari veis de sa da 50 O exemplo utilizado anteriormente um sistema com duzentos CDUs Para confirmar isso foi selecionado a op o de importar e nota se pela pr xima figura que o sistema realmente possui esta quantidade de CDUs e que para este caso nenhum erro foi encontrado CDUEdit AN J Ajud U teea esomMm Aer NLK asas Dias Aritm ticos E Mate mem gss DIVSAO i CDUEdit Importados 200 cdu 7 emadansana 7 Tmonom ticas Fot nciaseLogarimos N o Lineares i adeo E Ae dao ad aa Seletores Atraso e Amostragem Para ada ed FI xiValidando 189 RT 189 lyalidando 190 RV 190 Validando 191 RT 191 Validando 192 RV 192 Validando 193 RT 193 cg Ee Mensagem de que nenhum Validando 195 RT 195 Validand 196 RV 196 S 3 Dc R et erro foi encontrado Validando 198 RV 198 Validando 199 RT
52. ntegra o num rica das equa es diferenciais que descrevem o comportamento din mico do sistema este m todo de avalia o da estabilidade n o possui nenhum tipo de restri o quanto modelagem dos componentes e controles do sistema S necess rio apenas o que n o t o f cil estabelecer os modelos mais representativos para o estudo em quest o e definir e aplicar m todos para obten o dos par metros a serem utilizados na descri o dos modelos referidos O uso dos computadores fundamental para este m todo de avalia o de estabilidade transit ria Normalmente os programas desenvolvidos fornecem curvas indicando o comportamento das vari veis do sistema ao longo do tempo Estes programas por sua vez n o se limitam apenas determina o de algumas vari veis como os ngulos dos rotores das m quinas ao longo do tempo mas de uma s rie de outras grandezas associadas ao efeito global sobre o sistema constituindo estes programas ferramentas valiosas para uma an lise completa da estabilidade 6 3 2 2 M todo de integra o para equa es diferenciais Como j foi mencionado o programa utiliza o m todo trapezoidal impl cito para algebriza o das equa es diferenciais A formula o b sica est definida em 5 e mostrada a seguir para uma equa o diferencial de primeira ordem Xx ax v 12 ax axdt rar At t At At At le At Xa T Xa HA 2 Xay F Xa an 7 2 Vo F Vaar
53. o Plot CEPEL em processos separados e atrav s de amostragem verifica se o n cleo de c lculo est sendo executado No decorrer da simula o a interface faz a leitura de dados do arquivo de comunica o e atualiza as informa es nas janelas de visualiza o 1 No final da simula o a interface mostra automaticamente os arquivos de sa da gerados pelo n cleo de c lculo Outro detalhe diferencial desta nova vers o a possibilidade de poder visualizar os resultados durante a simula o o que permite a paralisa o da simula o caso o resultado n o seja por exemplo o esperado O Plot CEPEL passa a ler o arquivo em intervalos de tempo constantes de forma a atualizar continuamente o gr fico corrente durante a simula o 1 4 1 2 Editor de dados O editor de dados do ANATEM foi desenvolvido com o objetivo de facilitar a cria o e altera o dos arquivos de dados que s o fornecidos e gerados pelo programa Antes para modificar estes arquivos que possuem extens o stb era necess rio abri lo por um programa de edi o de texto como por exemplo o WordPad da Microsoft Agora com a nova vers o a 32 Interface ANATEM abre o pr prio arquivo de extens o stb Nos pr ximos par grafos ser o destacadas ferramentas que diferenciam esta vers o gr fica da vers o em DOS A primeira ferramenta a ser destacada a possibilidade de abertura de um caso ou de um arquivo Caso um arquivo de ANATEM para execu o norm
54. o com formula o nodal usando decomposi o LDU esparsa para as solu es das redes CA e CC Na solu o consideram se as cargas n o lineares os transformadores defasadores os compensadores est ticos e os motores de indu o presentes na rede CA atrav s de inje es de corrente Na presen a destes elementos a solu o da rede CA necessariamente iterativa 4 3 2 1 M todo de solu o utilizado A resolu o do conjunto de equa es alg brico diferenciais n o lineares que descrevem o comportamento din mico do sistema uma an lise n o linear no dom nio do tempo Por causa da n o linearidade destas equa es elas n o podem ser resolvidas 11 explicitamente Para a resolu o delas utilizam se os m todos conhecidos como passo a passo como os m todos de integra o num rica recorrendo se ao uso da simula o digital Euler Runge Kutta trapezoidal entre outros s o alguns dos m todos que podem ser aplicados Uma modelagem mais detalhada de geradores e equipamentos que influenciam na estabilidade se faz necess rio para uma an lise mais confi vel do desempenho din mico de sistemas de pot ncia reais com estruturas complexas de redes Com isso o m todo de avalia o mais preciso e aplic vel na avalia o da estabilidade transit ria a simula o no dom nio do tempo de forma que as equa es diferenciais s o resolvidas por t cnicas de integra o num rica Por se basear na i
55. q q 54 7 39 0 962 0 923 EFD 407 10 ITAUBA 13 8 Tempo s Figura 4 11 Tens o de campo da m quina Efd na barra Itauba VOLT 407 ITAUBA 13 8 Tempo s Figura 4 12 Tens o na barra Itauba 39 Para finalizar a Figura 4 13 mostra como simples a escolha de quais gr ficos se deseja visualizar O menu principal do programa Plot CEPEL possui o cone Graph que quando clicado uma janela se abre com todas as op es de escolha de vari veis de sa da Basta o usu rio listar quais deseja Como dito anteriormente esta nova vers o n o possui n mero m ximo de vari veis a ser visualizada Podemos confirmar isso pela op o Check AI que est nesta janela Graphic Manager BUM 4 TH DELT BARRACAO13 DELT P FUNDO 13 DELT S OSORIO13 C DELT ARETA 13 C DELT S SANTIA I3 C DELT LAG A 13 C DELT LAC B 13 C DELT LAC C 13 C DELT SEGREDO 13 C DELT ITAUBA 13 8 j Multiple C FMAQ BARRACAO13 Asis C FMAQ P FUNDO 13 EER C FMAQ S OSORIO13 C FMAQ AREIA 13 C FMAQ S SANTIAI3 C FMAQ LAC A 13 C FMAQ LAC B 13 M mma ran a 1a Cancel Help Clear AII Rename O CO CO CO cd cd cd cd cd gt 00 CO CO O O coco Figura 4 13 Janela de escolha dos gr ficos Na Figura 4 13 est o selecionadas apenas tr s vari veis Para este caso se teria a op o de escolher setenta e cinco vari veis qu
56. rama modelo cl ssico tens o constante atr s da reat ncia transit ria de eixo direto modelo de p los salientes e modelo de rotor liso A barra infinita dispon vel tamb m pelo modelo cl ssico Nestes dois ltimos modelos poss vel representar os efeitos da satura o de duas maneiras diferentes A corre o pode ser definida a partir da componente de eixo de quadratura da tens o atr s da reat ncia transit ria de eixo direto ou a partir da tens o de entreferro atr s da reat ncia de dispers o da armadura Cada unidade geradora tem seus dados na sua base nominal A cada barra de gera o definida no programa ANAREDE pode se associar v rias m quinas equivalentes grupos de m quinas Ent o uma usina representada por geradores equivalentes sendo estes constitu dos por uma ou mais unidades geradoras iguais Quando existir mais de um gerador equivalente em uma barra torna se necess rio especificar os fatores de participa o de cada um deles na gera o total As m quinas n o modeladas s o automaticamente convertidas para imped ncias constantes 3 3 4 Controles O programa apresenta vinte e quatro modelos predefinidos para representa o dos sistemas de regula o de tens o dos geradores O regulador de tens o engloba as partes do sistema de controle e da excitatriz Aqueles que n o se enquadram nos modelos predefinidos do programa podem ser modelados atrav s dos controladores definidos pelo u
57. regada na teoria de sistemas de controle A representa o dos blocos feita pela sua fun o de transfer ncia de Laplace blocos lineares ou ent o pela fun o n o linear que relaciona as entradas e as sa das no dom nio do tempo Segundo 5 as regras b sicas para constru o e utiliza o de um CDU s o as seguintes As entidades b sicas de um CDU s o vari veis e blocos Vari veis podem ser entradas sa das ou limites de bloco 18 Toda vari vel que n o limite de bloco deve necessariamente ser entrada de um bloco e sa da de outro bloco Vari veis que s o limites fixos de bloco s o as nicas que n o s o sa da de nenhum bloco Todo bloco com limite dever ter os dois limites definidos As conex es de CDU com os outros modelos feita atrav s dos blocos tipo IMPORT e EXPORT No modo ANAT execu o de caso de estabilidade um CDU s resolvido se estiver associado a um equipamento No modo ANAC execu o de simula o em controles de forma independente todos os CDUs lidos ser o resolvidos A solu o dos blocos feita de forma sequencial e a ordena o visa minimizar o n mero de vari veis a serem extrapoladas 3 4 4 Exemplo cinco barras mostrado na Figura 3 3 S Santiago Para este trabalho ser utilizado em todas as simula es um sistema de quarenta e Segredo
58. s grandezas el tricas A PELE 392 10 J L8C A 13 8 D PELE 397 10 SEGREDO 13 8 B PELE 394 10 J LAC B 13 8 E PELE 407 10 ITAUBA 13 8 C RE 5 O 23510 S E q O g D 600 D q qe Q g O qu w o 8 0 E 4 6 8 10 Tempo s Figura 3 12 Pot ncia el trica A PMEC 394 10 J L2C B 13 8 D PMEC 407 10 ITAUBA 13 8 B PMEC 395 10 LACC 138 C PMEC gr 10 BREDO S 1000 2 x q o 800 g lt S Q E S 600 Q a lt o 400 A 200 O 2 4 6 B TO Tempo s Figura 3 13 Pot ncia mec nica 29 Pode se concluir que os resultados gerados pelos gr ficos est o dentro das expectativas ou seja est o dentro do esperado para o tipo de perturba o na qual o sistema foi submetido 30 Cap tulo 4 Novas melhorias no programa ANA TEM 4 1 Interface gr fica iANATEM Como j foi mencionado a vers o 10 04 01 do ANATEM possui um ambiente gr fico de grande funcionalidade Com esta Interface Gr fica do ANATEM GANATEM o usu rio consegue editar e criar arquivos de dados al m de simular o caso aberto no editor ou preparar para simular em modo lote diversos casos recurso que a vers o em DOS n o possui A vers o antiga n o d disponibilidade de simular dois sistemas ao mesmo tempo apenas separadamente Um outro recurso de muita utilidade a possibilidade de abrir os arquivos associados s unidades l gicas atrav s de comandos de menu
59. s tamb m pode ser considerado Os m dulos que comp em o ANATEM foram codificados em FORTRAN e a capacidade do programa definida atrav s de um arquivo de par metros que facilita o seu redimensionamento de acordo com as necessidades e instala es computacionais espec ficas de cada usu rio Efetivamente pode ser utilizado nas seguintes aplica es 1 Avalia o da estabilidade transit ria e din mica do sistema el trico frente a conting ncias simples ou m ltiplas 2 Determina o de limites operativos como por exemplo m xima transfer ncia de pot ncia entre reas 3 Desempenho din mico de Esquemas de Controle de Emerg ncia e de Esquemas de Controle de Seguran a 4 An lise de desempenho de sistemas de controle nas oscila es de car ter local ou inter reas 5 An lise de colapso de tens o por incremento din mico do carregamento 6 Testes de comissionamento de equipamentos As facilidades de sa da do programa durante a solu o incluem uma rela o de defeitos e manobras estabelecidas ou que possam vir a ocorrer al m de um relat rio para um conjunto de grandezas el tricas no dom nio do tempo que s o previamente escolhidas pelo usu rio Um relat rio final de resultados na tela ou na forma de impress o em formato de tabela ou sa da gr fica emitido ap s a realiza o da simula o Nos pr ximos par grafos ser o destacados um hist rico com as principais altera es das
60. sentados pelos seus circuitos TT equivalentes Estes elementos podem ser ligados ou desligados a qualquer momento pelo usu rio 14 3 3 2 Cargas As cargas est ticas modeladas no programa ANAREDE programa de an lise de fluxo de pot ncia na forma usual como pot ncia constante s o convertidas em cargas do tipo imped ncia constante enquanto que as definidas por uma representa o quadr tica que traduz as parcelas de pot ncia corrente e imped ncia constante mant m a sua caracter stica original Com isso o comportamento das cargas est ticas descrito pelas equa es a seguir 2 100 A B A Piana Nie se VV y V V 100 i y too 4 8 L aE Ja TA V lt V u Vi Vo AV as V 100 on c pre L eo 2 E se V 2V u V V J 100 2 2 aoo c D ail 4 Jof er V lt V u Va Vo Va Vo 100 Carga Ativa Carga Reativa onde 4 Ce B D s o par metros que definem as parcelas de carga representadas por corrente e imped ncia constantes respectivamente Pe Q s o as pot ncias ativa e reativa da carga para a tens o V V a tens o inicial da barra calculada pelo fluxo de pot ncia Vaa a tens o abaixo da qual a carga passa a ser modelada como imped ncia constante Em t 0 as cargas definidas no ANAREDE s o automaticamente convertidas para imped ncia constante A C 0e B D 100 15 3 3 3 Geradores Podem ser representados tr s diferentes modelos pr definidos no prog
61. su rio J para reguladores de velocidade o programa possui sete modelos predefinidos para representa o dos sistemas de controle de velocidade e geradores O regulador de velocidade engloba as partes do sistema de controle e da turbina De forma similar se o modelo desejado pelo usu rio n o fizer parte do programa poss vel represent lo atrav s dos CDUs 16 O ANATEM disp e de doze modelos de estabilizador aplicado em regulador de tens o Aqueles que n o se enquadrarem nos modelos predefinidos podem ser representados por CDU 3 4 Controladores Definidos pelo Usu rio CDU 3 4 1 Id ia b sica 2 Um recurso do ANATEM que merece destaque a capacidade de representar praticamente qualquer tipo de controle com o uso da funcionalidade do Controle Definido pelo Usu rio CDU uma ferramenta que d flexibilidade para a defini o de controladores gen ricos e que til devido s cont nuas mudan as nos equipamentos e necessidade de novas estrat gias de controle pois fornece op es para a defini o de controladores gen ricos 4 E poss vel definir modelos de controladores para as unidades de gera o e modelos de compensadores est ticos e seus controladores pelo usu rio O modelo que o usu rio vai definir pode ser linear ou n o representados atrav s de diagrama de blocos 3 4 2 Blocos dispon veis 2 No programa oferecida uma grande variedade de blocos elementares os quais podem
62. uzida o editor de CDU Por fim no Cap tulo V s o feitas as considera es finais e uma an lise geral do programa destacando se os seus pontos fortes e fracos e dando sugest es de melhorias Cap tulo 2 Estabilidade Transit ria 2 1 Aspectos gerais de fundamental import ncia se ter conhecimento do comportamento din mico de m quinas em sistemas el tricos para o desempenho global e continuidade do fornecimento de pot ncia O sucesso da opera o de um Sistema El trico de Pot ncia depende da habilidade de v rias m quinas s ncronas manterem sincronismo em condi es transit rias que podem ser criadas por diferentes dist rbios 2 O estudo do comportamento transit rio das m quinas s ncronas envolve tanto o fen meno el trico quanto o mec nico O primeiro relaciona fluxos e correntes enquanto o segundo descreve as varia es da velocidade do eixo e dos ngulos do rotor Na publica o American Standard Definitions of Electrical Terms da American Institute of Electrical as defini es de estabilidade e o limite de estabilidade s o as seguintes Estabilidade quando usado com refer ncia a um sistema de pot ncia o atributo do sistema ou de parte do sistema que lhe permite desenvolver em seus elementos for as restauradoras iguais ou maiores que as for as perturbadoras que permitem estabelecer um novo estado de equil brio Limite de estabilidade o m ximo fluxo poss
63. ver aberto ou seja para o arquivo stb Durante o processo de simula o a interface apresenta uma janela de di logo com o tempo da simula o Figura 4 17 ANATEM I Projeto Finallfmt Sdig certolsis45b stb Go arquivo Editar Exibir Simula o Ferrament Ajuda D w h8 eela a Eid nd ALR 003 LI Projeto Finalifmt Sdig certolRTESTEZ sav 004 E ARQV REST oos 01 006 O ULOG Dom 3 008 LI Projeto Final fmt 5dig certo REGLS CDU 009 AR QM 010 E ULOG 011 4 012 LI Projeto Final fmt 5dig certo sSIS45 0OUT 013 O ULOG 014 08 015 LI Projeto Finaltfmt 5dig certoiSIS45B PLT 016 E ULOG BRR 9 018 LI Projeto Finaltfmt 5dig certoiSIS45B LOG 019 O DCTE IMPR 020 CC VVvv p ps 021 AMX2 12100 pAmula o 022 999999 IAProjeto Finalmt Sdig certoNsis45b stb 023 EEE SE Sogra 024 Modelos de gerador com polos salientes FE 025 Z D DDD D5DDDDDDDDDDDDSSDDSDDSSDDSDDSSDc sccsssssss s Tempo 4 588000 s 026 E DMDG MDOZ 027 No O CS Xd Xq X d x d T d idade D RR ide H 028 No Ra H D MVA Fr 029 Linea a Governador Bento Munhoz 030 0056 102 0 76 2 33 6 26 9 TeDe 060 090 031 0056 4 000 465 032 aa mea Jorge Lacerda A 033 0056 147 0147 0 15 0 8 99 5 00 030 070 034 0058 Si 207 5505 035 PETE T Jorge Lacerda B 036 0059 2311 9231 9 31 5 24 1 4 89 030 056 037 0059 3 097 156 3 Figura 4 17 Janela de di logo com o tempo de simula o Ao final da simula o os arqu
64. vers es do programa a partir da vers o V 10 00 00 Nesta vers o foi alterado o programa para considerar o aumento dos seguintes campos de dados n mero de barra CA de 4 para 5 d gitos n mero de rea de 2 para 3 d gitos identifica o de grupo base de tens o de 1 para 2 d gitos identifica o de grupo limite de tens o de 4 para 6 d gitos Al m disso todos os arquivos de dados do ANATEM j existentes dever o ser convertidos para o novo formato usando se o programa CONVFORM EXE que est dispon vel na instala o do ANATEM Em seguida com a vers o V 10 01 00 foi feita a compatibiliza o do programa com a nova interface gr fica de execu o A nova interface do ANATEM GANATEM V1 0 0 edita arquivos de dados dispara o ANATEM para execu o de casos visualiza arquivos texto de resultados e dispara o programa PLOTCEPEL para plotagem dos resultados Possui ainda 8 ajuda on line tanto para a interface quanto para os c digos de execu o do ANATEM Se o usu rio preferir o programa ainda pode ser executado da maneira tradicional via linha de comando em janela DOS sem o uso da interface Na V10 03 00 poss vel disparar casos para a execu o em batch em paralelo com a nova vers o da interface do ANATEM GANATEM V1 3 0 desde que o computador possua mais de um processador n cleo Tamb m foi aumentado o n mero m ximo de barras CA para 10 000 e o n mero m ximo de circuitos CA para 2
65. vo de formatos utilizados pelo programa 21 Arquivo de mensagens utilizadas pelo programa 22 Arquivo tempor rio 3 5 3 Arquivos plt Antes e no decorrer da simula o est o dispon veis diversos relat rios de sa da Para a an lise gr fica dos resultados tem se dispon vel in meras grandezas dos elementos das redes el tricas e dos modelos de reguladores pr definidos Quando se trata de CDU ao usu rio est o dispon veis todas as vari veis de sa da presentes no diagrama de blocos do controlador Ao se instalar o ANATEM dentro do seu pacote de instala o vem o programa Plotgraf que tem a fun o de visualiza o dos gr ficos gerados na simula o do arquivo estudado Para isto o programa converte o arquivo plt que foi gerado no final da simula o pelo ANATEM em outro na extens o pl para por fim o usu rio poder visualizar o gr fico O Plotgraf uma ferramenta obsoleta h v rias vers es o CEPEL recomenda que se utilize uma outra ferramenta o Plot CEPEL Esta ser tratada com mais detalhes no pr ximo cap tulo Um dos pontos fracos do Plotgraf que o programa s permite que o usu rio escolha no m ximo cinco vari veis caso for escolhido mais do que esta quantidade o programa d 23 uma mensagem de erro dizendo que n o poss vel Dentre as principais vari veis de sa da t m se ngulo do eixo q do gerador em graus tens o de campo do gerador em pu pot ncia el trica

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