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© ABB Group - 1 2-Sep-08
Luis Fabiano
21/ago/2008
Rejeição de Cargas
Inteligente
Introdução
Um sistema de potência em condições estáveis de operação,
com freqüência nominal, deve apresentar um equilíbrio entre
as potências de entrada e saída
A potência mecânica total das máquinas primárias deve ser
igual a soma de todas as cargas conectadas mais as perdas
de potência real no sistema.
Um aumento na demanda ou a perda de uma unidade de
geração pode, no entanto, causar um desequilíbrio entre a
geração e a carga,
O resultado é um decremento da freqüência que pode levar
ao colapso de todo o sistema.
Introdução
O sistema de potência irá se deteriorar se houver um excesso de carga sobre a
geração disponível
As turbinas e geradores associados irão diminuir a velocidade à medida em que a
carga aumentar
As linhas de transmissão podem ser desligadas por sobrecarga e outras partes do
sistema podem ser separadas por oscilação de potência
O resultado pode ser uma ou mais ilhas isoladas eletricamente, e nas quais as
cargas podem exceder a geração disponível
A queda de freqüência pode prejudicar a própria geração
Uma usina hidroelétrica pode suportar uma diminuição de até 10% na freqüência,
enquanto que uma usina termelétrica é sensível a 5% de diminuição
Esquema convencional de rejeição de cargas
Rejeição estática de cargas através de intertravamentos de
disjuntores
A abertura do disjuntor principal disparo os disjuntores
associados sem atraso intencional
Problemas
Dificuldade em alocar
prioridades de cargas
Apenas um estágio de
rejeição está disponível
Mais cargas do que o
necessário são rejeitadas
Carga
Carga
Carga
Carga
etc
G
Rejeição estática de cargas através de relés de freqüência
É baseado no desligamento seqüencial das classes de carga de
acordo com o critério de rejeição de cargas
Havendo diminuição da freqüência, num primeiro momento as cargas
alocadas com menor prioridade são rejeitadas.
Caso esta rejeição não seja suficiente a freqüência do sistema
continuará a cair até que seu valor atinja o valor de ajuste da próxima
classe.
Após uma temporização as cargas desta segunda classe serão
desligadas.
Rejeição estática de cargas através de relés de freqüência
A detecção da queda de freqüência inicia a operação
dos estágios aos disjuntores associados
Problemas
Estágio 1
Estágio 2
Tempo de resposta lento para
evitar disparos indevidos
81
Cargas indevidas podem ser
desligadas causando blecautes
Carga
Carga
Carga
etc
Carga
G
Esquema de rejeição de cargas inteligente
É um método que permite melhorar a estabilidade de um
sistema de potência através do corte e controle de carga
adaptado em tempo real, em situações em que o sistema
está caminhando rumo à instabilidade
Um aspecto principal é a necessidade de uma resposta
apropriada em potência e tempo com controle e supervisão
remotos e rápidos
O sistema é composto basicamente por:
Terminais de medição, controle e proteção
Multimedidores
Gateway de comunicação
Estação de operação MicroSCADA
O sistema de Rejeição de Cargas é um sistema dedicado de
gerenciamento de energia
Baseado na relação Fonte / Carga
Garante confiabilidade de toda a planta elétrica
Mantém cargas importantes energizadas
A funcionalidade é obtida através da classificação de todas
as cargas
Um grupo determina a ordem de desligamento
Garante a alimentação de cargas críticas
O sistema de rejeição de cargas totaliza os valores por grupo
Compara aos valores de potências das unidades de geração
Calcula as tabelas de descarte para perda de geração, perda da
concessionária, ou atuação das proteções de sub-freqüência
Calcula quais cargas serão descartadas
As cargas são ajustadas por grupos através de ajustes em tela do sistema
Os valores são atualizados nos terminais de proteção/controle
As condições de disparo do descarte são rapidamente verificadas
Terminais de proteção/controle
Recebem informações de disparo das Proteções das Linhas e/ou
Unidades Geradoras através de entradas digitais
Utiliza o princípio de rejeição dinâmica de cargas
Monitoramento em tempo real da quantidade de carga
Não desliga um número pré-definido de circuitos, mas uma porcentagem prédefinida de carga
Um algoritmo seleciona as cargas, de acordo com as prioridades
Possui maior capacidade de desligar cargas cujo somatório é mais próximo da
real necessidade
Uma seqüência de cargas deve ser rejeitada corretamente levando-se em
consideração a potência entregue pela rede da concessionária, e a quantidade
de geração local disponível para se manter as cargas essenciais
Equalização dinâmica
O Sistema procura evitar descarte excessivo de blocos de carga de valor
elevado
Cargas maiores que potência definida “Ped” podem ser desligadas
apenas se o valor calculado para sua rejeição for maior que 70% do valor
da carga,
Valor calculado para rejeição: 3.0 MW
Valor da carga a ser rejeitada: 10.0 MW
=>
carga não rejeitada
=>
carga rejeitada
Valor calculado para rejeição: 3.0 MW
Valor da carga a ser rejeitada: 4.2 MW
Todos os elementos, fontes ou cargas, podem ter ajuste “Pmn” (potência
mínima)
Cargas abaixo de Pmn
=>
inibe elemento no cálculo de carga
Fontes abaixo de Pmn
=>
não considerada no cálculo
Este sistema deve apresentar os seguintes recursos:
Corrigir automaticamente seus cálculos de acordo com a configuração do
sistema e condições de operação conforme a entrada ou saída de cargas
Tomar decisões rápidas e precisas utilizando o estado atual das cargas em
cada circuito
Rejeitar uma quantidade mínima de carga para manter a estabilidade e
freqüência nominal
Possuir uma tabela dinâmica de rejeição de cargas que é atualizada
conforme as mudanças de configuração do sistema
Esquema de rejeição de cargas distribuído
Nesta arquitetura os IEDs distribuídos ao longo da planta elétrica promovem a
leitura de grandezas elétricas:
correntes, tensões e potências para cada carga,
reportam estas medições ao servidor do sistema de rejeição de cargas, que
então executa os algoritmos associados.
Adicionalmente, através de entradas digitais os IEDs fornecem ao mesmo
sistema os estados dos equipamentos de manobra:
por exemplo disjuntores.
A cada ciclo de processamento, o sistema digital verifica quais fontes e cargas
estão conectadas ao sistema elétrico e determina, para cada ilha prevista,
quais cargas deverão ser desligadas no caso de perda das fontes de energia
presentes
Arquitetura de um sistema distribuído
Topologia baseada na aplicação de IEDs
Lógicas desenvolvidas nos próprios IEDs
Sistema de rejeição de cargas
Tela principal do sistema
Tela de ajustes da carga
Relatório manual de descartes
Bloqueio manual de equipamentos
Controle de demanda
Controle de reativos
Supervisão do sistema

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