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Protótipo de Sistema de Medição Fasorial Sincronizada Instalado no Sistema de Transmissão

da Eletrosul

Análise do Sistema Elétrico

(Projeto de P&D Eletrosul/UFSC/Reason)

Florianópolis, 08-09/11/2007

Código ANEEL: 0402-13/2005Ildemar C. Decker – LabPlan/UFSC

Análise do Sistema Elétrico

Análise em regime normal de operação– Análise de fluxo de potência em linhas de transmissão

– Análise da freqüência síncrona

– Cálculo de parâmetros de linhas de transmissão

Análise de ocorrências– Evolução temporal de grandezas elétricas monitoradas

– Identificação de modos elétricos e eletromecânicos

Regime Normal de Operação(LT Ivaiporã – Areia, 525 kV)

Fluxo de Potência Ativa– Valores medidos e estimados

Resolução dos gráficos:SPMS = 1 segSCADA = 60 seg

Regime Normal de Operação(LT Ivaiporã – Areia, 525 kV)

Fluxo de Potência Reativa– Valores medidos e estimados

Resolução dos gráficos:SPMS = 1 segSCADA = 60 seg

Regime Normal de Operação(LT Ivaiporã – Areia, 525 kV)

Diferença relativa entre medições

( ) SPMS - SCADADif % = ×100SPMS

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

0 10 20 30 40 50 60-40

-20

0

20Di ferença Relativa SPMS x SCADA - Potência Ativa

%

Ivaiporã - AreiaAreia - Ivaiporã

0 10 20 30 40 50 60-20

0

20

40Di ferença Relativa SPMS x SCADA - Potência Reativa

(17:00 - 18:00 h)

%

Ivaiporã - AreiaAreia - Ivaiporã 0 10 20 30 40 50 60

-10

-5

0

5

10

(17:00 - 18:00 h)

%

D i fe re n ça po r Mín im o s Qu a d ra d os

Pot. Ativa IVA - AREPot. Ativa ARE - IVAPot. Reativa IVA - AREPot. Reativa ARE - IVA

0 10 20 30 40 50 60-10

-5

0

5

10

(17:00 - 18:00 h)

%

D i fe re n ça po r Mín im o s Qu a d ra d os

Pot. Ativa IVA - AREPot. Ativa ARE - IVAPot. Reativa IVA - AREPot. Reativa ARE - IVA

Regime Normal de Operação(LT Areia – C. Novos, 525 kV)

Fluxo de Potência Ativa– Valores medidos e estimados

Resolução dos gráficos:SPMS = 1 segSCADA = 60 seg

Regime Normal de Operação(LT Areia – C. Novos, 525 kV)

Fluxo de Potência Reativa– Valores medidos e estimados

Resolução dos gráficos:SPMS = 1 segSCADA = 60 seg

Regime Normal de Operação(LT Areia – C. Novos, 525 kV)

Diferença relativa entre medições

0 10 20 30 40 50 60-200

-100

0

100Di ferença Relativa SPMS x SCADA - Potência Ativa

%

Areia - C.NovosC.Novos - Areia

0 10 20 30 40 50 60-30

-20

-10

0

10Di ferença Relativa SPMS x SCADA - Potência Reativa

(17:00 - 18:00 h)

%

Areia - C.NovosC.Novos - Areia

0 10 20 30 40 50 60-6

-4

-2

0

2

4

6

8

(17:00 - 18:00 h)

%

D i ferença por Mín im os Quadrados

( ) SPMS - SCADADif % = ×100SPMS

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Análise da Freqüência Síncrona

Monitoração da freqüência na SE Ivaiporã

19h00min 19h05min 19h10min 19h15min 19h20min 19h25min 19h30min59.9

59.92

59.94

59.96

59.98

60

60.02

60.04

60.06

60.08

60.1Freqüência - PMU Ivaiporã

Freq

üênc

ia (H

z)

Tempo (local) - Dia 29/10/20070 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

Freqüência (Hz)

Mag

nitu

de d

a Fr

eqüê

ncia

(Hz)

Espectro da Freqüência - PMU Ivaiporã

Nota: Modo de oscilação de ~ 0,02HzNota: Modo de oscilação de ~ 0,02Hz

a) Evolução no tempo b) Espectro de freqüência

Cálculo de Parâmetros de LTs(LT Ivaiporã – Areia, 525 kV)

Resistência (%)

Diferença relativa:Média = 25.55 %

Diferença relativa:Média = 25.55 %

Cálculo de Parâmetros de LTs(LT Ivaiporã – Areia, 525 kV)

Reatância (%)

Diferença relativa:Média = 4.57 %

Diferença relativa:Média = 4.57 %

Cálculo de Parâmetros de LTs(LT Ivaiporã – Areia, 525 kV)

Susceptância (Mvar)

Diferença relativa:Média = 1.33 %

Diferença relativa:Média = 1.33 %

Cálculo de Parâmetros de LTs(LT Areia – C. Novos, 525 kV)

Resistência (%)

Diferença relativa:Média = 110.57 %

Diferença relativa:Média = 110.57 %

Cálculo de Parâmetros de LTs(LT Areia – C. Novos, 525 kV)

Reatância (%)

Diferença relativa:Média = 2.60%

Diferença relativa:Média = 2.60%

Cálculo de Parâmetros de LTs(LT Areia – C. Novos, 525 kV)

Susceptância (Mvar)

Diferença relativa:Média = 0.34 %

Diferença relativa:Média = 0.34 %

Análise de Ocorrência no SIN (02/10/2007)

Desligamento Inter-Regional das Regiões N-NE com SE-COEventos principais:

– 11h58min: desligamento da LT 500kV Gurupí/Miracema C1 (Furnas).

– 12h04min: desligamento dos equipamentos abaixo durante a tentativa de normalização do C1:

» LT 500kV Gurupí/Miracema C2 (abrindo a interligação N-SE-CO)

» LT 500kV Serra da Mesa/Rio da Éguas/Bom Jesus da Lapa II (abrindo a interligação NE-SE-CO)

» LT 500kV Serra da Mesa/Samambaia C1 (Furnas)

» LT 500kV Xingó/Angelim II

» LT 230kV Angelim/Campina Grande II

» Bancos de Filtros ZRI e ZRJ da subestação Ibiúna (Furnas)

Conseqüências:– Variação da freqüência em 60/57,60/45Hz com atuação do ERAC das regiões Nordeste e Norte,

interrompendo 402MW de cargas na região Nordeste entre 12h04min e 13h11min e 94MW na região Norte entre 12h04min e 12h06min.

Análise de Ocorrência no SIN (02/10/2007)

Localização geográfica

Fonte: SINDAT/ONS

NE

N 11h58min (C1)12h04min (C2)

12h04min

( ! )( ! )XX

XX

Análise de Ocorrência no SIN (02/10/2007)

Desligamento da LT 500kV Gurupí / Miracema C2 (12h04min)

Freqüência PMU Ivaiporã

0 100 200 300 400 500 60059.9

60

60.1

60.2

60.3

60.4

60.5

60.6

Freq

üênc

ia (H

z)

Tempo Local (s)11h57min 12h07min

12h04min

Análise de Ocorrência no SIN (02/10/2007)

Desligamento da LT 500kV Gurupí / Miracema C2 (12h04min)

0 100 200 300 400 500 6001.02

1.03

1.04

1.05

1.06

1.07

1.08

Mód

ulo

de T

ensã

o [p

u]

Tempo Local (s)11h57min 12h07min

12h04min

Módulo da tensão PMU IvaiporãDiferença angular entre Ivaiporã e Areia

0 20 40 60 80 100 1201.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

3.2

3.4

3.6

Âng

ulo

de T

ensã

o (G

raus

)

Tempo Local (s)12h03min 12h05min

12h04min

Análise de Ocorrência no SIN (02/10/2007)

Eventos de normalização:

– 12h05min: normalizado banco de filtros ZRC

– 12h12min: normalizada LT 500kV Gurupí/Miracema C1 (interligando N-SE-CO)

– 12h18min: normalizada LT 500kV Gurupí/Miracema C2

– 12h22min: normalizada a LT 500kV Xingó/Angelim II

– 12h31min: normalizada LT 230kV Angelim/Campina Grande II

– 12h43min: normalizada LT 500kV Serra da Mesa/Rio das Éguas/Bom Jesus da

Lapa II (interligando NE-SE-CO)

Análise de Ocorrência no SIN (02/10/2007)

Normalização da LT 500 kV Gurupí / Miracema C1

0 2 4 6 8 10 12 14 1659.95

59.96

59.97

59.98

59.99

60

60.01

60.02

60.03

Freq

üênc

ia (H

z)

Tempo Local (s)12h12min50s 12h13min05s

Freqüência PMU Ivaiporã

Modo de oscilação identificado:Freqüência:

0,2875 HzFreqüência:

0,2875 HzModo dominante:- 0.1859 + j 1.8062

Modo dominante:- 0.1859 + j 1.8062

Amortecimento:10,23 %

Amortecimento:10,23 %

Amplitude espectral da freqüência

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Freqüência (Hz)

Mag

nitu

de

← fmax = 0.28437 Hzfosc = 0,2875 Hz

Análise de Ocorrência no SIN (02/10/2007)

Normalização da LT 500 kV Serra da Mesa / Rio das Éguas / Bom Jesus da Lapa II

0 2 4 6 8 10 1259.995

60

60.005

60.01

60.015

60.02

60.025

60.03

Freq

üênc

ia (H

z)

Tempo Local (s)12h43min50s 12h44min02s

Freqüência PMU Ivaiporã

Modo de oscilação identificado:

Amplitude espectral da freqüência

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Freqüência (Hz)

Mag

nitu

de

← fmax = 0.36091 Hzfosc = 0,3635 Hz

Freqüência:0,3635 Hz

Freqüência:0,3635 Hz

Modo dominante:- 0.3703 + j 2.2840

Modo dominante:- 0.3703 + j 2.2840

Amortecimento:16,00 %

Amortecimento:16,00 %

Comentários FinaisO projeto MedFasee Eletrosul representa uma evolução natural de uma parceria inicial, entre o LabPlan/UFSC e a Reason, para o desenvolvimento no país de uma tecnologia de alto impacto.A implementação do protótipo no sistema Eletrosul é uma experiência que envolve o desenvolvimento de equipamentos, a instalação, a operação e a análise do desempenho do SPMS e do sistema elétrico.Embora preliminares, os resultados obtidos permitiram a comparação de desempenho com o sistema SCADA, o cálculo de parâmetros de LTs, a verificação do desempenho do sistema de comunicação e a identificação de modos de oscilação inter-área do SIN, a partir da monitoração em tempo realOs itens expostos caracterizam o projeto MedFasee Eletrosul comouma experiência rica e de grande relevância para o domínio e a difusão da tecnologia de medição fasorial no Brasil.