UTILIZAÇÃO DE MEDIÇÃO FASORIAL PARA A

SUPERVISÃO DE REDES ELÉTRICAS

Rui M. Moraes Milton B. Do Coutto Filho Julio C. Stacchini de Souza

Universidade Federal Fluminense - UFF

Brasil

Estimação de Estado

• Ferramenta EMS-SCADA fundamental para a operação dos sistemas de potência

• Utiliza medidas de fluxo e injeção de potência ativa e reativa e de módulo das tensões para a determinação do estado do sistema

• Atua como filtro para suavizar erros estatisticamente pequenos, inerentes à medição e para suprimir erros grosseiros eventuais

• Pode ser utilizado para determinar a configuração atual da rede e sua observabilidade e estimar os parâmetros de elementos da rede

Estimação de Estado – Hipóteses

• Os erros de medição são estatisticamente pequenos, com média nula e distribuição normal

• A redundância dos dados é adequada

• A configuração e os parâmetros da rede estão corretos

• Tais hipóteses não são completamente verdadeiras devido a:

– medidas com erros grosseiros, – erros topológicos, e – condições desfavoráveis de redundância

Estimação de Estado – Características

• Considera o sistema em estado quase-

permanente

• Medidores com constantes de tempo

elevada

• Medidas assíncronas obtidas a cada 2 a 5

segundos

Unidades de Medição Fasorial – (PMU)

• Baixa constante de

tempo (ciclos)

• Medida direta do

estado (Módulo e

ângulo de fase da

tensão)

• Medidas síncronas

variando de 10 a 60

fasores por segundos

ELETROSUL – UFSC

Exatidão – Magnitude e ângulo de fase

Exatidão – TVE

• Resultados de

ensaios mostram

desvios-padrão do

TVE de cerca de 0,005

para V1 e I1

• A exatidão do

conjunto de medidas

das UMFs é superior a

das medidas

convencionais

Estimadores Mínimo Quadrado Ponderado

• Medidas com desvios-padrão muito diferentes

podem causar mau condicionamento da

matriz de ponderação (R)

• A inclusão de medidas de corrente impede a

utilização do modelo desacoplado

– Algumas UMFs fornecem medidas de potência

ativa e reativa

x̂hz.R.x̂hz)x̂(J 1T

Erros dos TCs e TPs

• Da mesma forma que os medidores

convencionais, as UMFs também estarão

sujeitas aos erros dos TCs e TPs

– Possibilidade de aferição e utilização de fatores de

correção

• Medição de corrente utilizando TCs para

serviço de proteção

– Se a relação de transformação for muito elevada, a

corrente secundária para o carregamento normal

pode ser muito baixa e os erros muito elevados

Observabilidade

• Torna observável a

barra onde está

instalada (apenas com

a medida do fasor de

tensão)

• Se os fasores de

corrente forem

incluídos, torna

observável,

indiretamente, as barras

da primeira vizinhança

UMF

(V,d)

UMF

(V,d)(V’,d’) (V”,d”)(I’,a’) (I”,a”)

r’ + jx’ r”+ jx”

Arquitetura dos SMF

• Sistema próprio para

aquisição das

medidas

sincronizadas

• Especificado para

atender aos

requisitos de

flexibilidade,

expansibilidade ,

latência máxima e

segurança

• Aplicações com

requisitos diversos

CONCENTRADOR DE DADOS

PRINCIPAL

CONCENTRADOR DE DADOS

ALTERNADO

SUBESTAÇÃO

1

SUBESTAÇÃO

Y

WAN

...

CENTRO DE CONTROLE

INTERMEDIÁRIO

SUBESTAÇÃO

1

SUBESTAÇÃO

X

WAM

...

EMPRESA A EMPRESA Z

...

Possível integração entre SMF e SCADA

• Protocolo IEEE

C37.118 para

aplicativos que

demandem maior

resolução

• Protocolo SCADA

(ICCP?) para

supervisão lenta

Conclusões

• A quantidade de medidas sincronizadas nos sistemas elétricos aumentará significativamente (para atendimento a funcionalidades específicas ou como funcionalidade adicional nos IEDs)

• Os sistemas SCADA-EMS convencionais não foram projetados para utilizar medidas sincronizadas, nem taxas de transmissão de dados elevadas

• As medidas sincronizadas possuem características diversas das medidas convencionais (melhor precisão e taxas de amostragem mais elevadas)

• O estado do sistema é observado diretamente nas barras onde existam UMFs instaladas, com repercussão na análise de observabilidade da rede sob supervisão

• Além de medirem diretamente o estado (magnitude e ângulo de fase das tensões nodais), podem ser consideradas como dados adicionais que sempre beneficiarão o processo de estimação de estado