O regulador de tensão é um componente essencial nos sistemas modernos de excitação, pois é este dispositivo que possui a função de manter a tensão de saída constante, independentemente da variação da carga do SEP. Este equipamento é constituído, geralmente, por sistemas reguladores: o Automatic Voltage Regulator (AVR) e o Manual Voltage Regulator (MVR), ou regulador DC (Hendricks, 1997; Reimert, 2006). A figura 5.9 apresenta o diagrama de blocos de um sistema de regulação de tensão.
Segundo Boldea (2006), o AVR básico tem um sistema em malha fechada que controla a tensão do gerador a partir de ações executadas no sistema de excitação da máquina, possuindo a tensão como um dos parâmetros de entrada para a realização de tal controle. Desta forma, observa-se que o AVR monitora o nível de tensão proveniente dos TPs localizados nos terminais do gerador e o compara com o limiar previamente configurado pelo operador. Com a variação da carga do gerador, o AVR ajusta a corrente de campo de modo a manter constante a tensão
Figura 5.9: Diagrama de blocos de um sistema de regulação de tensão. Fonte: da Silva Santos (2005).
de saída do gerador e proporcionar a menor variação possível da mesma.
O funcionamento do AVR é um fator importante, e não apenas do ponto de vista do alívio da responsabilidade do operador na manutenção da tensão de saída, já que a velocidade de atuação do mesmo sobre às condições de operação do sistema é fundamental na manutenção da estabilidade do SEP durante e após a ocorrência de distúrbios. Quando uma perturbação, como uma falha, provoca uma redução nos níveis de tensão, há um enfraquecimento na "cola"que mantém os geradores em toda a rede elétrica em sincronismo, o que a depender da gravidade da perturbação pode resultar na perda de sincronismo e em cortes generalizados. Todavia, ao utilizar o AVR, este observa a redução nos níveis de tensão e rapidamente compensa a corrente de campo, causando uma recuperação na tensão de saída e, consequentemente, uma manutenção no sincronismo do sistema (Reimert, 2006).
Existem vários tipos de sistemas de excitação para geradores, os quais podem ser observados na recomendação IEEE 421.5-1992 (IEEE, 1992). Dentre as opções apresentadas na literatura, optou-se pelo tipo IEEE DC1A apresentado na recomendação supracitada, o qual foi simplificado para proporcionar uma maior facilidade na implementação do mesmo no ATP. A figura 5.10 ilustra o controle de tensão utilizado.
Figura 5.10: Função de transferência do regulador de tensão. Fonte: Adaptado de IEEE (1992).
de saturação entre a variação de tensão observada e a corrente e campo fornecida pelo sistema, o que torna o controle modelado mais robusto que os sistemas reais e inviabiliza sua aplicação prática.
A figura 5.11 apresenta o cartão para o software ATP da malha de controle da tensão, no qual estão incluídos os ganhos e limitações da função de transferência.
C <OUT ><>< A >< B >< C > < T INIT ><T FIM >
77EFD 0.985
77VS 0.0
88VGRMS 66+GERA 60.000
C SOMATÓRIO 1 - DELTA V E A RETROALIMENTAÇÃO
C <NAME><> <IN1 > <IN2 > <IN3 > <IN4 > <IN5 > <GAIN><F LO><F HI><N LO><N HI>
0VS -VGRMS -VF +VREF 1.000
C <NAME><> <IN1 > <IN2 > <IN3 > <IN4 > <IN5 > <GAIN><F LO><F HI><N LO><N HI>
1VR +VS 1.000
C N0 >< N1 >< N2 >< N3 >< N4 >< N5 >< N6 >< N7 > C D0 >< D1 >< D2 >< D3 >< D4 >< D5 >< D6 >< D7 >
1. 0.60
1. 0.05
C <NAME><> <IN1 > <IN2 > <IN3 > <IN4 > <IN5 > <GAIN><F LO><F HI><N LO><N HI>
1VRT +VR 1.000 0 1.15 C N0 >< N1 >< N2 >< N3 >< N4 >< N5 >< N6 >< N7 > C D0 >< D1 >< D2 >< D3 >< D4 >< D5 >< D6 >< D7 > 46 1 0.06 C SOMATÓRIO 2
C <NAME><> <IN1 > <IN2 > <IN3 > <IN4 > <IN5 > <GAIN><F LO><F HI><N LO><N HI>
1EFD +VRT -VFE 1.000 C N0 >< N1 >< N2 >< N3 >< N4 >< N5 >< N6 >< N7 > C D0 >< D1 >< D2 >< D3 >< D4 >< D5 >< D6 >< D7 > 1 0 0.46 C RETROALIMENTAÇÃO LOCAL
C <NAME><> <IN1 > <IN2 > <IN3 > <IN4 > <IN5 > <GAIN><F LO><F HI><N LO><N HI>
0VFE +EFD 0.95
C RETROALIMENTAÇÃO GERAL
C <NAME><> <IN1 > <IN2 > <IN3 > <IN4 > <IN5 > <GAIN><F LO><F HI><N LO><N HI>
1VF +EFD 1.000 C N0 >< N1 >< N2 >< N3 >< N4 >< N5 >< N6 >< N7 > C D0 >< D1 >< D2 >< D3 >< D4 >< D5 >< D6 >< D7 > 0 0.1 1 1.0 C PLOTANDO AS SAÍDAS
Figura 5.11: Modelagem da malha de controle de tensão no ATP.