Um Sistema Integrado de Testes de Funções de Proteção de Geradores Síncronos Associadas aos Limites de Excitação de um Modelo de AVR Implementado em Ambiente de Simulação Digital em Tempo Real.

Abstract

Dentre os principais equipamentos que compõem o sistema de potência, a máquina síncrona destaca-se por possuir esquemas complexos de controle que influenciam na estabilidade do sistema elétrico, controlando a operação da turbina e a excitatriz do gerador. No caso da excitatriz do gerador, o regulador automático de tensão (AVR) controla a tensão terminal e a potência reativa fornecida pela máquina. Além disso, os AVRs podem ser dotados de outras malhas de controle com funções adicionais de proteção no gerador e no próprio sistema de excitação, como é o caso das malhas de limitação de excitação. Além da ação de controle conferida por esses limitadores, o sistema deve ser equipado com relés de proteção para garantir a segurança em caso de uma perda de excitação ou sobrexcitação, evitando danos à máquina e efeitos adversos sobre o sistema. Nesse contexto, torna-se necessário a aplicação de sistemas coordenados de proteção e controle que permitam garantir a estabilidade do sistema e a proteção das máquinas. Assim, este documento apresenta um modelo unificado para teste e simulação da proteção de geradores síncronos, contemplando a interação dos seus ajustes com os limites definidos no sistema de excitação das máquinas. Para isso, um sistema teste completo de geração é implementado em um Simulador Digital em Tempo Real (RTDS), incluindo um novo modelo de sistema de excitação para sua biblioteca. Para validar o desempenho dinâmico do modelo implementado, são analisados os requisitos técnicos mínimos de desempenho de sistemas de excitação definidos em normas e procedimentos de rede. Na sequência, os limites definidos no sistema de excitação modelado são coordenados com os ajustes da proteção de perda de excitação e demais proteções associadas aos limites do regulador. Um esquema de teste em malha fechada (Hardware-In-The-Loop) usando um relé numérico foi implementado em laboratório para realização de testes a fim de investigar a interação das proteções do relé físico com os limites do sistema de excitação modelado. Resultados dessa avaliação são apresentados em diferentes cenários, para os quais a máquina e o sistema poderão estar submetidos.