Recursos

O modelo computacional, para simulação do controle da tensão aplicada ao enrolamento de campo do gerador, desenvolvido com recursos TACS, é suficiente para realizar as operações matemáticas e/ou lógicas mais comuns e mais simples. Assim, esses meios são adequados quando a simulação refere-se ao regulador funcionando como controlador de tensão. Não obstante, devido à especificidade das operações envolvidas na simulação do controlador operando como regulador de fator de potência, as necessidades ampliam-se. Com isso torna-se imperativo a utilização adicional de recursos da linguagem de programação MODELS. Eles possibilitam meios de programar expressões matemáticas para executar os cálculos necessários ao controle desejado.

Usando esses recursos de programação disponíveis no software ATP, grande parte do modelo computacional foi elaborado na plataforma ATPDraw com o emprego de mecanismos da TACS. Assim, os blocos constituintes, do modelo adaptado do regulador de tensão tipo 1 IEEE, foram desenhados, sendo entre si conectados com utilização da interface ATPDraw, resultando em estrutura mostrada na figura 7.12.

Figura 7.12 – Modelo Computacional do Regulador de Tensão/Fator de Potência

As funções de transferência do bloco de amplificação, da malha de estabilização, do bloco que representa a saturação e a função de transferência que descreve a excitatriz são devidamente modeladas no ATPDraw por meio de ícones disponíveis. Ao clicar sobre o ícone, campos são oferecidos para a digitação dos coeficientes associados aos zeros e polos da função de transferência em questão, bem como seu ganho. Também nesses ícones é possível ativar entradas que servem para inserir os limitadores, como exigem os blocos de amplificação com os valores de Vmax e Vmin e a excitatriz com valores de Emax e Emin, como ilustrado na figura 7.12.

Em relação ao fluxo de sinais, o detector de erro possui três entradas e uma saída. Reportando às entradas, por um lado, uma das entradas negativas refere-se à realimentação do sinal contínuo que alimenta o enrolamento de campo. A segunda, ao valor em pu da realimentação da tensão do barramento controlado, que alcança a entrada do bloco após passar por um filtro de entrada. A entrada positiva, sinal que representa a tensão de referência Vref, está associada ao valor nominal da tensão da máquina, quando esta mantém tensão, ou ao valor especificado de fator de potência, quando a máquina é seguidora de tensão. O sinal de saída do detector de erro é a diferença entre os sinais de entrada, e segue o percurso direto entrando no bloco da amplificação. O sinal de saída desse bloco, constitui uma entrada positiva de outro detector de erro, no qual também, entra por meio de uma realimentação negativa, o sinal proveniente do bloco saturação. A diferença de sinais produzida por esse detector de erro penetra ao bloco da excitatriz produzindo a saída Efd. Sinal utilizado para controlar a tensão aplicada ao enrolamento de campo, mas que também constitui a entrada para os blocos realimentadores: saturação e malha de realimentação.

De qualquer maneira, o sinal sistema de excitaçao a ser aplicado ao enrolamento de campo, operando como regulador de tensão, ou como regulador de fator de potência, é

simulado utilizando da mesma estrutura computacional. O modo de operação é determinado pelo sinal de tensão inserido na sua entrada de referência. Esse sinal é comutado de diferentes fontes pelas chaves AVRk1 e AVRk2 presentes na estrutura, controladas por sinais que determinam se a máquina está operando como mantenedora ou seguidora de tensão.

Modelo computacional para atuar como regulador de

7.3.6.1.

tensão

O modelo computacional para atuar como regulador de tensão, pressupõe que a tensão de saída da máquina seja constante e, normalmente prefixada, tomando como padrão a tensão nominal gerador. Assim, para a máquina operando na condição de mantenedora de tensão, utilizando o modelo mostrado na figura 7.12, a chave AVRk2 ao receber um sinal de nível alto de tensão que a controla, conecta a referência de amplitude 1 pu ao regulador do sistema de excitação, e a chave AVRk1 é mantida aberta por receber um sinal de nível baixo. Desta maneira, o sinal de referência 2, modelado utilizando-se recursos da TACS, ou seja, por uma fonte de tensão contínua, como ilustrado na figura 7.13, simula um sinal contínuo, cuja amplitude pode ser ajustada. Mas, essa amplitude é fixada em 1 pu para o caso em questão. Clicando sobre o ícone, acessa-se o campo para digitar o valor numérico que determina ajuste desejado.

Figura 7.13 – Modelo Computacional de uma Fonte de Tensão Constante

Modelo computacional para atuar como regulador de fator

7.3.6.2.

de potência

O modelo para atuar como regulador de fator de potência, presume que o fator de potência da planta industrial seja constante. Assim, se a máquina opera seguindo tensão, utilizando o mesmo modelo computacional mostrado na figura 7.12, a chave AVRk2 se abre ao receber um sinal baixo de tensão de controle. A chave AVRk1, ao receber um sinal alto que a controla, insere ao regulador do sistema de excitação o sinal de referência proveniente de blocos elaborados com recursos de programação da linguagem Models subroutine. Este

sinal, calculado e fornecido ao controlador como tensão de referência, é associado ao fator de potência desejado. Portanto, no modelo para atuar como regulador de fator de potência, a obtenção o sinal de referência exige maior sofisticação de programação, sendo necessária a utilização de recursos da MODEL.

Assim, o cálculo dessa tensão de referência é realizado computacionalmente, utilizando-se de três sub-rotinas Models denominadas de Vref, Dpdq e Tgd, que se completam na realização da tarefa. Seus códigos executáveis são apresentados na seção de anexos (anexos 8 e 9). Com a subrotina Dpdq determina-se as diferenças de potência ativa e reativa que devem ser fornecidas pelos geradores e com a subrotina Tgd determina o ângulo de carga. Esses valores são necessários para determinar a tensão de referência, conforme expressão 6.8, realizado com o uso da subrotina denominadaVref.

O valor do fator de potência desejado fornecido como dado de entrada para a subrotina Model Dpdq foi fixado em 0,95 atrasado. Em geral as empresas do serviço público permitem que unidades de geração distribuída operem com fator de potência fixado na faixa de 0,95 atrasado a 0,95 adiantado, mas, DGs com fator de potência em atraso são capazes de suprir potência reativa e podem melhorar o perfil de tensão (Gampa, 2015) [58]. E por mais “é observado também que o perfil de tensão é melhor com sistemas DG com fator de potência atrasado” (Murthy & Kumar, 2014) [59].