6_modelagem da carga

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TAREFA

MODELAGEM DE CARGA

Resolva as questões de acordo com a TABELA a seguir.

NÚMERO NA PLANILHA DE

ACOMP. DE TAREFAS QUESTÕES

1 – 73 1 – 8 – 40 – 31 – 41 – 20 – 38 -12 – 49 - 50 2 – 72 2 – 9 – 39 – 32 – 42 – 21 – 47 – 13 – 49 - 50 3 – 71 3 – 10 – 38 – 22– 42 – 25 – 40 -14 – 49 - 50 4 – 70 4 – 11 - 37 – 41 – 24 - 43- 34 – 15 – 49 - 50 5 – 69 5 – 12 – 36 – 26 – 42 - 33- 23 – 16 – 49 - 50 6 – 68 6 – 13 - 35 – 27 - 32 – 43- 22 – 17– 49 - 50 7 – 67 7 – 14 – 34 – 41 – 37 – 48- 23 – 18– 49 - 50 8 – 66 1 – 15 – 33 – 45 – 47 – 43- 24 – 19– 49 - 50 9 - 65 2 – 16 – 32 – 45- 42 – 43- 25 – 20– 49 - 50

10 - 64 3 – 17 – 31 - 41- 48 – 43- 26 – 19 – 49 - 50 11 – 63 4 – 18 – 30 - 45- 32 – 43 - 27 - 18– 49 - 50 12 - 62 5 – 19 - 29 – 35 – 38 – 43- 31 – 17– 49 - 50

13 – 61- 90 6 – 20 - 28 – 44- 34 – 43- 32 – 16– 49 - 50 14 – 60 – 89 7 – 21 – 27- 41- 35 – 43- 12 – 15 – 49 - 50 15 – 59 – 88 1 - 22 – 26- 35 - 45 – 43- 33 – 14– 49 - 50 16 – 58 – 87 2 – 23 – 25- 36- 48 – 43- 20 – 13 – 49 - 50 17 – 57 – 86 3 – 24 – 40- 47- 47 – 43- 30 – 12 – 49 - 50 18 – 56 – 85 4 – 25 – 39- 11- 12 – 43- 20 – 14– 49 - 50 19 – 55 – 84 5 – 26 – 38- 13- 14 -43- 10 – 19– 49 - 50 20 - 54 - 83 6 – 27 – 37- 15- 18 – 43- 20 – 24– 49 - 50 21 – 53 – 82 7 – 28 – 36- 16- 32 – 43- 30 – 18– 49 - 50 22 – 52 – 81 1 – 29 – 35- 38- 39 – 43- 20 – 17– 49 - 50 23 – 51 - 80 6 – 30 – 34- 21- 22 – 43- 10 – 19– 49 - 50 24 – 50 – 79 2 – 31 - 33- 23- 27 – 43- 20 – 17 – 49 - 50 25 – 49 – 78 3 – 32 – 29- 38- 39- 43- 30 – 14– 49 - 50 26 – 48 – 77 4 – 33 – 28- 31 - 11 – 43- 20 - 15– 49 - 50 27 – 47 – 76 5 – 34 - 27- 41- 15 – 43- 30 - 12– 49 - 50 28 – 46 – 75 1 – 35 – 26- 41- 48 – 47- 40 – 11– 49 - 50 29 – 45 -74 2 – 36 – 24- 41- 19 – 43- 30 -14– 49 - 50 30 – 44 - 35 3 – 37 – 22- 41- 19 – 43 -14– 49 – 50 - 12 31 - 43 - 36 4 – 38 – 21- 41- 13 – 43-14– 49 – 50 -26 32 – 42 – 37 5 – 39 – 20- 41- 14 – 43-14– 49 – 50- 27 33 – 41 – 38 6 – 30 – 34- 41- 15 - 43-14– 49 – 50-29 34 – 40 -39 2 – 31 - 33- 41- 16 - 43-14– 49 – 50-28

laissaregina

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Tarefa - Modelagem de Carga

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EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1. O que é carga de um sistema elétrico?

2. O que é uma carga típica? Como ela está composta?

3. Quais são as dificuldades para modelar carga nos sistemas elétricos?

4. Explique porque a carga não é uma impedância.

5. Explique como a carga varia com a frequência e com a tensão.

Figura 1 – Curva de carga típica diária de um sistema elétrico

6. O que é a curva de carga de um sistema elétrico?

7. O que é a carga mínima? Que problemas tipicamente a operação dos sis-

temas elétricos são submetidos durante este período?

8. O que é a carga máxima? Que problemas tipicamente a operação dos sis-

temas elétricos são submetidos durante este período?

9. Caracterize a carga máxima, média e mínima nas curvas de carga apresen-

tadas na Figura 1 e na Figura 2.

10. Conceitue e dê exemplos de cálculo do fator de carga, fator de demanda e

fator de diversidade.

11. Como o fator de carga permite avaliar o custo com energia elétrica para um

consumidor de alta tensão.


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12. Procure em livros de Instalações elétricas e na internet exemplos de cálculo

de fator de demanda para os circuitos de iluminação e tomadas de uma edi-

ficação.

13. Explique como eventos especiais podem modificar a curva de carga típica

de um sistema elétrico.

Figura 2 – Curva de carga do SIN

14. Analisando o gráfico da Figura 2, pede-se estimar a diferença de energia de

forma aproximada entre a carga pesada de um dia normal e a de um dia de

jogo e a energia que a concessionária de energia elétrica deixou de forne-

cer entre às 10 e 16:30 horas devido ao jogo do Brasil. Como você explica o

aumento da carga que ocorreu entre o final do primeiro tempo e o início do

segundo tempo?

15. Como o termo carga é utilizado nos sistemas elétricos de potência?

16. Como se pode entender a economia de energia elétrica proporcionada pela

implantação do horário de verão. Por que no Nordeste esta economia é

desprezível?

17. Explique como a temperatura influencia o consumo de alguns equipamentos

de utilização de energia.

18. O que é um equipamento de utilização de energia e como eles se classifi-

cam?


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19. De acordo com o ciclo de trabalho, as cargas se dividem em transitórias cí-

clicas, transitórias não cíclicas e contínuas. Dê exemplos de cada uma de-

las.

20. De acordo com o ciclo de trabalho, as cargas se dividem em transitórias cí-

clicas, transitórias não cíclicas e contínuas. Dê exemplos de cada uma de-

las.

21. A Figura 3 apresenta o diagrama unifilar de um sistema elétrico de potência

com os resultados de um estudo de fluxo de carga.

Figura 3 – Sistema elétrico

Pede-se completar os resultados faltantes no diagrama do fluxo de

potência e obter a perda de potência ativa na ligação entre EAGLE e

GOOSE. Obter a perda de potência reativa na ligação entre GOOSE e

OWL. Comente o valor encontrado.

22. A partir das informações disponíveis na Figura 3 sobre o sistema elétrico de

potência, pede-se:

a) Obter a perda de potência ativa e reativa total do sistema.


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b) Considerando que o nível mínimo de tensão em um barramento é

de 0,95 pu, qual o procedimento que você adotaria com relação a

tensão do barramento de GOOSE?

c) Considerando que as máquinas geradoras não possam operar

com um fator de potência menor que 0,9, qual o procedimento

que você adotaria com o gerador do barramento de DUCK?

d) Ao desligar o capacitor ligado no barramento de OWL, o que

acontecerá com a tensão neste barramento?

e) Como você procederia para aumentar a tensão do barramento de

EAGLE?

f) A seu ver, o sistema opera satisfatoriamente? Em caso contrário,

qual(is) a(s) providência(s) você tomaria para melhorar o

desempenho? Justifique sua resposta.

23. O que são cargas essenciais numa planta industrial? E não essenciais?

24. Por que quanto maior o fator de carga de uma planta industrial menor o cus-

to com energia elétrica para um consumidor de alta tensão?

25. Apresente curvas de carga típica para um consumidor residencial, industrial

e comercial.

26. Como atuar para reduzir o pico de uma curva de carga típica, cite medidas

que podem ser adotadas com esta finalidade.

27. Como se modela uma carga elétrica?

28. O que é o modelo ZIP de uma carga?

29. Explique qual a importância de se ter um modelo da carga com a tensão pa-

ra realização de estudos de regime permanente?

30. A Figura 4 apresenta trechos do unifilar de um Sistema Elétrico de Potência,

no qual estão plotados alguns resultados obtidos de um estudo de fluxo de

potência. Os fluxos de potência nos ramos, as gerações e cargas estão plo-

tados em MW e MVAr e as tensões em pu. Os demais dados do sistema es-

tão apresentados no diagrama. Pede-se obter as grandezas P1 , P2 , V3 ,

P4 e Q4 , indicadas.


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Figura 4 – Sistema Elétrico

31. O que é uma carga sensível?

32. Como se distribui o consumo de energia elétrica por tipo de consumidor no

Brasil? Qual o percentual de consumidor industrial?

33. Explique porque o modelo de carga tipo impedância constante é considera-

do otimista em estudos de fluxo de potência.

34. Explique porque o modelo de carga tipo potência constante é considerado

pessimista em estudos de fluxo de potência.

35. Dê exemplos de cargas que se aproxima de cargas do tipo impedância

constante. Da mesma forma apresente exemplos para as cargas corrente

constante e potência constante.

36. A Figura 5 destaca partes de um diagrama unifilar de um sistema elétrico no

qual estão plotados alguns resultados obtidos de um estudo de fluxo de

carga. Os fluxos de potência nos ramos, as gerações e cargas estão plota-

dos em MW e MVAr e as tensões em pu. Os demais dados do sistema es-


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tão apresentados no diagrama. Pede-se obter as grandezas Q , P2, P3, Q4,

P5, Q6 e V2 indicadas no diagrama.

Figura 5 – Sistema elétrico

37. Apresente o circuito equivalente de um motor indução trifásico? Explique fi-

sicamente o que cada parâmetro modela do motor de indução.

38. Apresente os dados de placa de um motor de indução e explique o signifi-

cado de cada um deles.

39. Desenvolver o SCRIPT curvacarga com o objetivo de plotar a curva de car-

ga de um de dado consumidor, determinar a demanda média, a demanda

máxima e o seu fator de carga. O SCRIPT deve apresentar gerar um arqui-

vo de saída no formato ASCII com os dados e resultados obtidos que possa

ser lido por outros aplicativos.

40. Use o MATLAB para desenvolver uma FUNCTION MODCARGA que a par-

tir dos resultados obtidos em ensaios num determinado barramento, onde a

tensão foi variada através do chaveamento de capacitores e foram medidas


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as potências ativa e reativa consumidas pela carga do barramento para

modelar a carga por uma função do grau 5. Inclua uma variável saída para

possibilitar apresentar ou não na Janela de comando os resultados obtidos,

inclua uma variável Y para armazenar todos os dados de saída e uma vari-

ável nome_arq para apresentar o nome do arquivo de saída no formato tipo

texto para armazenar todos os dados de entrada e saída.

V (pu) 0,9 0,95 1,00 1,05 1,10 Pc (pu) 0.6924 0.7456 0.8 0.8575 0.9169 Qc (pu) 0.5192 0.5592 0.6 0.6427 0.6879

41. Desenvolva uma FUNCTION flucarga que determine a tensão no terminal

transmissor de um sistema elétrico com duas barras, interligado por uma li-

nha de transmissão de impedância (r+j.xl) pu e com uma admitância (g+jwc)

shunt, apresentado na Figura 6, quando a tensão no terminal receptor é Vc

pu. Admita que a carga possa ser modelada por parte potência constante,

parte corrente constante e parte impedância constante e que tenha seu mo-

delo conhecido bem como a carga (P0+jQ0) pu na tensão de 1,0 pu. Inclua

uma variável saída para possibilitar apresentar ou não na Janela de coman-

do os resultados obtidos, inclua uma variável Y para armazenar todos os

dados de saída e uma variável nome_arq para apresentar o nome do arqui-

vo de saída no formato tipo texto para armazenar todos os dados de entra-

da e saída.

Figura 6 – Sistema elétrico de duas barras


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42. Desenvolva uma FUNCTION fluxocarga que determine a tensão no terminal

receptor de um sistema com duas barras, interligado por uma linha de

transmissão de impedância (r+j.xl) pu e com uma admitância shunt (g+jwc),

apresentado na Figura 6, quando a tensão no terminal transmissor é V1 pu.

Admita que a carga possa ser modelada por parte potência constante, parte

corrente constante e parte impedância constante e que tenha seu modelo

conhecido bem como a carga (P0+jQ0) pu na tensão na carga de 1,0 pu.




as potências ativa e reativa consumidas pela carga do barramento, obtenha

um modelo ZIP para a carga dada. Inclua uma variável saída para possibili-

tar apresentar ou não na Janela de comando os resultados obtidos, inclua

uma variável Y para armazenar todos os dados de saída e uma variável

nome_arq para apresentar o nome do arquivo de saída no formato tipo tex-

to para armazenar todos os dados de entrada e saída.

V (pu) 0,9 0,95 1,00 1,05 1,10 Pc (pu) 0.6724 0.7356 0.8 0.8475 0.9119 Qc (pu) 0.5292 0.5592 0.62 0.6627 0.6879

44. Desenvolva uma function para calcular o fluxo de potência ativa e reativa

entre duas barras de um sistema elétrico, bem como o modelo pi e as per-

das para transportar esse fluxo.

function fluxo(R,L,G,C,freq, V1, V2, nome_arq, saida)

Tabela 1 – Variáveis da function modeltrafo Parâmetro Variávelresistência Rindutância l

condutância Gcapacitância Cfrequencia FREQ

fasor tensão na barra 1 v1fasor tensão na barra 2 v2


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R+jwL

G+jB G+jB2 2

V1= E1 V2 = E21θ 2θ

Figura 7 – Fluxo de potência ativa e reativa

45. Resolva a seguinte questão retirada do Livro: “Introdução aos Sistemas Elé-

tricos de Distribuição” de Nelson Kagan, Carlos Cesar Baroni e Robba na

página 171.

Figura 8

Figura 9 – Distribuição de consumidores na curva de carga diária

46. Para o sistema elétrico cuja curva de carga está na Figura 9 com as partici-

pações dos consumidores de alta, média e baixa tensão, explique como

adotar políticas para reduzir o pico da curva de cargas. Que tipo de cargas

tem influência no pico da curva de carga?


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47. Como reduzir a curva de carga de um sistema elétrico sem comprometer os

serviços que a eletricidade proporciona a sociedade? Qual a diferença entre

racionar e racionalizar o consumo? Que medidas podem ser adotadas para

racionalizar o consumo de energia elétrica? Imagine que você tenha condi-

ções como um agente de governo para adotar e implantar políticas com es-

se objetivo, apresente um conjunto de medidas. Pesquise na internet o que

é um Leilão de Eficiência.

48. Desenvolver o SCRIPT curvacarga com o objetivo de plotar a curva de car-

ga de um de dado consumidor, determinar a demanda média, a demanda

máxima e o seu fator de carga. O SCRIPT deve apresentar gerar um arqui-

vo de saída no formato ASCII com os dados e resultados obtidos que possa

ser lido por outros aplicativos.

Figura 10 – SCRIPT curvacarga


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Figura 11 – Arquivo de dados do SCRIPT curva carga

Figura 12 – Uso do SCRIPT curva carga


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as potências ativa e reativa consumidas pela carga do barramento.

V (pu) 0,9 0,95 1,00 1,05 1,10 Pc (pu) 0.6924 0.7456 0.8 0.8575 0.9169 Qc (pu) 0.5192 0.5592 0.6 0.6427 0.6879

Figura 13 – Uso da FUNCTION modcarga

Figura 14 – Gráfico da modelagem da potência ativa da carga


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Figura 15 – Gráficos da modelagem da potência ativa e reativa da carga

Figura 16 – Gráfico da modelagem da potência reativa da carga


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Figura 17 – FUNCTION modcarga parte I

Figura 18 - FUNCTION modcarga parte II


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Figura 19 - FUNCTION modcarga parte III

50. Obtenha um conjunto de pontos aproximados para as quatro curvas da Fi-

gura 9 e use o MATLAB para obter equações que reproduzam essas de 0 a

24 horas usando uma regressão polinomial. Defina o grau do polinômio

mais adequado para realizar essa regressão. Plote os quatro gráficos usan-

do o MATLAB usando as curvas obtidas.

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