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diff --git a/docusaurus/docs/bus.md b/docusaurus/docs/bus.md index 323896c..fa95bd9 100644 --- a/docusaurus/docs/bus.md +++ b/docusaurus/docs/bus.md @@ -11,11 +11,12 @@ import useBaseUrl from "@docusaurus/useBaseUrl"; Nota - Em muitos casos, o barramento consiste em uma barra. [*tradução livre* - IEC 60050]( http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=151-12-30). +## Barramento no PSP-UFU O elemento **barramento**, ou simplesmente **barra**, é um conector ou nó do diagrama unifilar do PSP-UFU. Essa barra pode representar um PAC (Ponto de Acoplamento Comum), um poste de distribuição, uma subestação, um barramento da subestação, entre inúmeros outros tipos pontos de análise e conexão entre elementos. ## Formulário de edição dos barramentos :::caution Atenção! -O barramento deve ser o primeiro elemento elétrico a ser inserido no diagrama de potência, uma vez que os demais componentes de potência são conectados nele. +O barramento deve ser o **primeiro elemento elétrico a ser inserido no diagrama de potência**, uma vez que os demais componentes de potência são conectados nele. ::: A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados das barras: @@ -25,7 +26,7 @@ A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados das b Esse formulário é subdividido em quatro contextos distintos: - **Geral**: no qual são inseridas informações gerais da barra e informações do fluxo de carga; - **Falta**: local onde o curto-circuito *shunt* deve ser inserido; -- **Estabilidade**: contendo opções de visualização de dados da barra em gráficos no tempo e inserção de faltas trifásicas no cálculo de estabilidade transitória. +- **Estabilidade**: contendo opções de visualização de dados da barra em gráficos no tempo e inserção de faltas trifásicas no cálculo de estabilidade transitória; - **Qualidade de energia**: contém a opção de de visualização da impedância harmônica vista pela barra. --- diff --git a/docusaurus/docs/capacitor.md b/docusaurus/docs/capacitor.md index 3f8a259..709b347 100644 --- a/docusaurus/docs/capacitor.md +++ b/docusaurus/docs/capacitor.md @@ -2,4 +2,45 @@ id: capacitor title: Capacitor sidebar_label: Capacitor ----
\ No newline at end of file +--- +import useBaseUrl from "@docusaurus/useBaseUrl"; + +<link rel="stylesheet" href={useBaseUrl("katex/katex.min.css")} /> + +>Um dispositivo constituído essencialmente por dois eletrodos separados por um dielétrico. [*tradução livre* - IEC 60050]( +http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=436-01-03). + +## Capacitor no PSP-UFU +O elemento capacitor representa, geralmente, um banco de capacitores *shunt* no circuito do PSP-UFU. + +:::tip Dica +Um arranjo série de uma [linha](line) sem as susceptâncias *shunt*, um [barramento](bus) e um [capacitor](capacitor) pode ser utilizado para fabricar um filtro passivo nos [estudos harmônicos](harmonics). Em versões futuras, um elemento de filtro passivo será implementado no PSP-UFU. +::: + +Os capacitores e reatores exigem somente sua potência reativa como parâmetro. Esses elementos passivos são somente inseridos na matriz admitância cuja impedância é calculada a partir de sua potência e tensão nominais. + +## Formulário de edição dos capacitores +A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados dos capacitores: + +<img src={useBaseUrl("images/capacitorForm.png")} alt="Formulário dos capacitores no PSP-UFU" title="Formulário dos capacitores no PSP-UFU" /> + +Além do único contexto geral, pode ser observado o botão "Estabilidade" na parte inferior esquerda do formulário. Esse formulário, comum a vários outros elementos, permite a inserção e/ou remoção do capacitor durante o estudo de [estabilidade](stability). + +<img src={useBaseUrl("images/swCapacitor.png")} alt="Formulário de chaveamento do capacitor" title="Formulário de chaveamento do capacitor" /> + +--- +### Geral + +#### Nome +Identificação do elemento elétrico. Podem ser inseridos quaisquer números de caracteres no padrão [Unicode](https://pt.wikipedia.org/wiki/Unicode). + +Todos os componentes de potência do PSP-UFU possuem esse campo. + +#### Potência reativa +Os capacitores e reatores exigem somente sua potência reativa como parâmetro, inserida em Mvar, kvar, var ou $p.u.$ (na base de potência do sistema). + +--- +### Botão Estabilidade +O botão "Estabilidade" irá abrir um formulário, comum a vários outros elementos, que permite a inserção e/ou remoção do transformador durante o estudo de [estabilidade](stability). + +Nesse formulário pode ser criada uma lista genérica de inserções e remoções da linha no tempo, personalizada por um contexto de propriedades de chaveamento que são editados o tipo de chaveamento (inserção ou remoção) e o instante (em segundos) do evento. Essas propriedades são atribuídas e retiradas da lista genérica por meio dos botões "Adicionar" e "Remover", respectivamente.
\ No newline at end of file diff --git a/docusaurus/docs/harmSource.md b/docusaurus/docs/harmSource.md index daddfc2..d1eca91 100644 --- a/docusaurus/docs/harmSource.md +++ b/docusaurus/docs/harmSource.md @@ -2,4 +2,40 @@ id: harmSource title: Fonte de Corrente Harmônica sidebar_label: Fonte de Corrente Harmônica ----
\ No newline at end of file +--- +import useBaseUrl from "@docusaurus/useBaseUrl"; + +<link rel="stylesheet" href={useBaseUrl("katex/katex.min.css")} /> + +> (*Fonte de perturbação harmônica*) Parte do sistema elétrico de potência ou das instalações a ele conectadas, que causa distorção harmônica da forma de onda da corrente e / ou tensão. [*tradução livre* - IEC 60050]( +http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=614-01-16). + +## Fonte de corrente harmônica no PSP-UFU +As fontes de corrente harmônica são responsáveis pela injeção de correntes harmônicas e são utilizadas pela ferramenta de cálculo de [distorções harmônicas](harmonics). Uma lista de correntes harmônicas pode ser inserida em um mesmo elemento, conforme é exibido na o formulário de edição de dados. + +:::caution Atenção! +A presença da fonte de corrente harmônica **não é considerada** nos estudos de [fluxo de carga](powerFlow), [curto-circuito](fault) e [estabilidade](stability). +::: + +## Formulário de edição das fontes de corrente harmônica +A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados da fonte de corrente harmônica: + +<img src={useBaseUrl("images/harmSourceForm.png")} alt="Formulário dos indutores no PSP-UFU" title="Formulário dos indutores no PSP-UFU" /> + +#### Nome +Identificação do elemento elétrico. Podem ser inseridos quaisquer números de caracteres no padrão [Unicode](https://pt.wikipedia.org/wiki/Unicode). + +#### Ordem +Especifica a ordem harmônica a ser inserida na lista de correntes harmônicas do elemento. Caso a ordem harmônica já exista na lista, ela será substituída pelos novos parâmetros. + +#### Corrente +Módulo da corrente harmônica. + +#### Unidade +Unidade do módulo de corrente harmônica, em A ou $p.u.$ + +#### Ângulo +Ângulo da corrente harmônica, em graus. + +#### Adicionar / Remover +Insere ou modifica a nova ordem harmônica ao clicar em “Adicionar”. Retira a ordem harmônica selecionada da lista ao clicar em “Remover”. diff --git a/docusaurus/docs/inductor.md b/docusaurus/docs/inductor.md index 1a204fc..17192b1 100644 --- a/docusaurus/docs/inductor.md +++ b/docusaurus/docs/inductor.md @@ -2,4 +2,42 @@ id: inductor title: Indutor sidebar_label: Indutor ----
\ No newline at end of file +--- +import useBaseUrl from "@docusaurus/useBaseUrl"; + +<link rel="stylesheet" href={useBaseUrl("katex/katex.min.css")} /> + +## Capacitor no PSP-UFU +>Um reator destinado à conexão de derivação em uma rede para compensar a corrente capacitiva. [*tradução livre* - IEC 60050]( +http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=421-01-03). + +## Indutor no PSP-UFU +O elemento indutor (ou reator) representa, geralmente, reator *shunt* no circuito do PSP-UFU. + +Os capacitores e reatores exigem somente sua potência reativa como parâmetro. Esses elementos passivos são somente inseridos na matriz admitância cuja impedância é calculada a partir de sua potência e tensão nominais. + +## Formulário de edição dos indutores +A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados dos indutores: + +<img src={useBaseUrl("images/indForm.png")} alt="Formulário dos indutores no PSP-UFU" title="Formulário dos indutores no PSP-UFU" /> + +Além do único contexto geral, pode ser observado o botão "Estabilidade" na parte inferior esquerda do formulário. Esse formulário, comum a vários outros elementos, permite a inserção e/ou remoção do indutor durante o estudo de [estabilidade](stability). + +<img src={useBaseUrl("images/indSw.png")} alt="Formulário de chaveamento do indutor" title="Formulário de chaveamento do indutor" /> + +--- +### Geral + +#### Nome +Identificação do elemento elétrico. Podem ser inseridos quaisquer números de caracteres no padrão [Unicode](https://pt.wikipedia.org/wiki/Unicode). + +Todos os componentes de potência do PSP-UFU possuem esse campo. + +#### Potência reativa +Os capacitores e reatores exigem somente sua potência reativa como parâmetro, inserida em Mvar, kvar, var ou $p.u.$ (na base de potência do sistema). + +--- +### Botão Estabilidade +O botão "Estabilidade" irá abrir um formulário, comum a vários outros elementos, que permite a inserção e/ou remoção do indutor durante o estudo de [estabilidade](stability). + +Nesse formulário pode ser criada uma lista genérica de inserções e remoções da linha no tempo, personalizada por um contexto de propriedades de chaveamento que são editados o tipo de chaveamento (inserção ou remoção) e o instante (em segundos) do evento. Essas propriedades são atribuídas e retiradas da lista genérica por meio dos botões "Adicionar" e "Remover", respectivamente.
\ No newline at end of file diff --git a/docusaurus/docs/line.md b/docusaurus/docs/line.md index ab48c1a..26661e8 100644 --- a/docusaurus/docs/line.md +++ b/docusaurus/docs/line.md @@ -10,6 +10,7 @@ import useBaseUrl from "@docusaurus/useBaseUrl"; >Um meio de transmissão fabricado usado para transmitir energia eletromagnética entre dois pontos com um mínimo de radiação. [*tradução livre* - IEC 60050]( http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=704-02-02). +## Linha no PSP-UFU As linhas no PSP-UFU são modelos $\pi$ equilibradas. Podem ser utilizadas como linhas de transmissão e distribuição de sistemas elétricos de potência. A figura abaixo mostra o modelo $\pi$ implementado no PSP-UFU: @@ -31,6 +32,10 @@ A linha pode ser inseridas com pontos de ancoragem, ou "nós", para maior person A linha deve ser inserida entre duas barras de **mesma tensão nominal**. Caso você tente inseri-la entre barras de tensão diferentes, uma mensagem de erro será exibida. ::: +:::tip Dica +Um arranjo série de uma [linha](line) sem as susceptâncias *shunt*, um [barramento](bus) e um [capacitor](capacitor) pode ser utilizado para fabricar um filtro passivo nos [estudos harmônicos](harmonics). Em versões futuras, um elemento de filtro passivo será implementado no PSP-UFU. +::: + ## Formulário de edição das linhas A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados das linhas de transmissão: @@ -39,7 +44,7 @@ A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados das l Esse formulário é subdividido em dois contextos distintos: - **Geral**: no qual são inseridas informações gerais da linha e informações do fluxo de carga; -- **Falta**: local onde as impedâncias de sequência zero são inseridas; +- **Falta**: local onde as impedâncias de sequência zero são inseridas. :::note Nota Os parâmetros necessários para construção da linha segundo seu modelo $\pi$ são inseridos na aba Geral, utilizados para construção da matriz admitância de sequência positiva e negativa. @@ -47,7 +52,7 @@ Os parâmetros necessários para construção da linha segundo seu modelo $\pi$ Dados adicionais de impedâncias de sequência zero necessário para o cálculo de curtos-circuitos desbalanceados são editados na aba Falta, utilizados na construção da matriz admitância de sequência zero. ::: -Além desses dois contextos, pode ser observado o botão "Estabilidade" na parte inferior direita do formulário. Esse formulário, comum a vários outros elementos, permite a inserção e/ou remoção da linha durante o estudo de [estabilidade](stability). +Além desses dois contextos, pode ser observado o botão "Estabilidade" na parte inferior esquerda do formulário. Esse formulário, comum a vários outros elementos, permite a inserção e/ou remoção da linha durante o estudo de [estabilidade](stability). <img src={useBaseUrl("images/lineSw.png")} alt="Formulário de chaveamento da linha" title="Formulário de chaveamento da linha" /> diff --git a/docusaurus/docs/load.md b/docusaurus/docs/load.md index 45e0fb9..abf22db 100644 --- a/docusaurus/docs/load.md +++ b/docusaurus/docs/load.md @@ -2,4 +2,130 @@ id: load title: Carga sidebar_label: Carga ----
\ No newline at end of file +--- +import useBaseUrl from "@docusaurus/useBaseUrl"; + +<link rel="stylesheet" href={useBaseUrl("katex/katex.min.css")} /> + +>1. a potência ativa, reativa ou aparente gerada, transmitida ou distribuída dentro de um sistema; +1. a potência demandada por um grupo de consumidores classificados de acordo com suas particularidades e características, por exemplo, carga de aquecimento, carga reativa diurna, etc. [*tradução livre* - IEC 60050]( +http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=601-01-15). + +## Carga no PSP-UFU + +As cargas são os elementos de potência consumidores de potência genéricos. Nos estudos de fluxo de carga é possível modelar a carga como **potência ou impedância constante** e em estabilidade pode-se compor a carga na proporção desejada em três tipos (**carga ZIP**): potência constante, impedância constante e corrente constante. + +As cargas de potência constante nos estudos de fluxo de carga são inseridos no vetor de potências e permanecem fixos durante toda a simulação. + +Os elementos shunt, como reatores, banco de capacitores e cargas de impedância constante, são representados simplesmente por suas admitâncias em derivação. Como os parâmetros de entrada geralmente se constituem de suas potências ativa (P) e reativa (Q) nominais (no caso de reatores e capacitores, P=0), deve-se, portanto, encontrar sua admitância com a equação abaixo para inseri-la na matriz admitância: + +$$ +\overline{y} = \frac{P-jQ}{\dot{V}^2} +$$ + +:::caution Atenção! +Para os estudos de **curto-circuito** e **harmônicos** as cargas são modeladas como impedância constante, independentemente da sinalização indicada em seu formulário de edição de dados. +::: + +### Carga no estudo de estabilidade +A modelagem das cargas do sistema de forma exata se torna impraticável em um problemas de estabilidade, visto à grande quantidade e variedade dos componentes envolvidos, além de apresentar modificações em suas composições causado por vários fatores, como tempo, condições climáticas e economia. Portanto várias aproximações devem ser utilizadas na formulação de um modelo de carga nos estudos aqui postos. + +Uma forma interessante de se representar cargas dependentes da tensão são as cargas ZIP, as quais são funções quadráticas, possuindo três parcelas: impedância constante (Z), corrente constante (I) e potência constante (P). As potências ativa e reativa são obtidas pelas seguintes equações: +$$ +P_L=P_{Z0} \left(\frac{V_i}{V_{i0}} \right)^2+P_{I0} \left(\frac{V_i}{V_i0} \right)+P_{P0} +$$ +$$ +Q_L=Q_{Z0} \left(\frac{V_i}{V_{i0}} \right)^2+Q_{I0} \left(\frac{V_i}{V_i0} \right)+Q_{P0} +$$ + +Em que: + +$P_L$ e $Q_L$ são as potências ativa e reativa da carga ZIP, respectivamente, conectadas em uma barra genérica i; + +$V_i$ é a tensão atual de uma barra genérica i; + +$V_{i0}$ é a tensão inicial de uma barra genérica i, obtida do estudo de fluxo de carga; + +$P_{Z0}$ e $Q_{Z0}$ são as parcelas de impedância constante para potências ativa e reativa, respectivamente; + +$P_{I0}$ e $Q_{I0}$ são as parcelas de corrente constante para potências ativa e reativa, respectivamente; + +$P_{P0}$ e $Q_{P0}$ são as parcelas de potência constante para potências ativa e reativa, respectivamente. + +Os valores das parcelas de potência da carga ZIP são obtidos utilizando as potências da carga após a convergência do cálculo do fluxo de carga ($P_{L0}$, para a potência ativa e $Q_{L0}$, para a potência reativa), utilizando as seguintes expressões: + +$$ +\begin{cases} +P_{Z0}=\displaystyle \frac{k_{PZ}}{100} \frac{P_{L0}}{V_{i0}^2}\\ +P_{I0}=\displaystyle \frac{k_{PI}}{100} \frac{P_{L0}}{V_{i0}}\\ +P_{P0}=\displaystyle \frac{k_{PP}}{100} P_{L0} +\end{cases} +$$ + +Os valores de $k_{PZ}$, $k_{PI}$ e $k_{PP}$ representam a composição em impedância, corrente e potência constantes, respectivamente, da parcela ativa da carga, os quais são inseridos pelo usuário na forma de porcentagem, sendo a soma desses três valores necessariamente igual a 100%. Os parâmetros $k_{QZ}$, $k_{QI}$ e $k_{QP}$ podem ser interpretados de forma análoga, porém compõe a parcela reativa da carga. + +O comportamento das potências, retiradas de simulações no PSP-UFU, de cada parcela que compõe a carga ZIP são evidenciadas na figura abaixo. + +<img src={useBaseUrl("images/loadModel.svg")} alt="Comportamento da carga ZIP implementada no software: (a) curva de Tensão x Potência; (b) Curva de Tensão x Corrente" title="Comportamento da carga ZIP implementada no software: (a) curva de Tensão x Potência; (b) Curva de Tensão x Corrente" /> + +Cargas de corrente e potência constantes possuem problemas em tensões muito baixas. À medida que a tensão diminui as correntes dessas cargas não reduz, como pode ser observado na figura acima, resultando em perda de precisão e problemas na convergência de processos iterativos. Para contornar esse problema utiliza-se uma tensão pré-definida pelo usuário ($V_{low}$), a qual as cargas (ou parcelas) de corrente e potência constantes são modeladas como impedância constante, resultando no comportamento de potência e corrente apresentados na figura acima. + +## Formulário de edição das cargas +A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados das cargas: + +<img src={useBaseUrl("images/loadForm.png")} alt="Formulário das cargas no PSP-UFU" title="Formulário das cargas no PSP-UFU" /> + +Esse formulário é subdividido em dois contextos distintos: +- **Geral**: no qual são inseridas informações gerais das cargas, informações e o tipo de carga no fluxo de carga; +- **Estabilidade**: contendo opções de visualização de dados da carga em gráficos no tempo e opções de parametrização da carga ZIP. + +Além desses dois contextos, pode ser observado o botão "Chaveamento" na parte inferior esquerda do formulário. Esse formulário, comum a vários outros elementos, permite a inserção e/ou remoção da carga durante o estudo de [estabilidade](stability). + +<img src={useBaseUrl("images/loadSw.png")} alt="Formulário de chaveamento da carga" title="Formulário de chaveamento da carga" /> + +--- +### Geral + +#### Nome +Identificação do elemento elétrico. Podem ser inseridos quaisquer números de caracteres no padrão [Unicode](https://pt.wikipedia.org/wiki/Unicode). + +Todos os componentes de potência do PSP-UFU possuem esse campo. + +#### Potência ativa +Parcela de potência ativa da carga. Pode ser inserido em MW, kW W ou $p.u.$ (na base do sistema). + +#### Potência reativa +Parcela de potência reativa da carga. Pode ser inserido em Mvar, kvar var ou $p.u.$ (na base do sistema). + +#### Tipo de carga (fluxo de carga) +Tipo da carga para o estudo de fluxo de carga, podendo ser selecionado dois tipos: Potência constante e Impedância constante. As cargas de potência constantes são inseridas nos vetores de potência e permanecem invariantes no cálculo, enquanto que para as cargas de impedância constante determina-se o valor da impedância utilizando a potência e tensão nominal, a qual é inserida na matriz admitância. + +--- +### Estabilidade + +#### Imprimir dados +Exibe os dados da carga nos gráficos no tempo. +Os seguintes dados são exibidos: +- módulo da tensão +- corrente +- potências ativa e reativa. + +#### Utilizar composição de carga ZIP +Permite compor a carga ZIP para estudos de estabilidade. Caso essa opção não esteja selecionada é usada a composição global definida nas [configurações de simulação](simulationConfig). + +:::caution Atenção +Por padrão, todas as cargas no PSP-UFU são definidas como impedância constante no estudo de estabilidade. +::: + +:::tip Dica +Caso todas as barras possuírem o mesmo comportamento de carga ZIP, a parametrização poderá ser realizada nas [configurações de simulação](simulationConfig) para todas as cargas, sem a necessidade de parametrização individual. +::: + +#### Composição de potência ativa e reativa +Valores da composição da carga ZIP, inseridas para potência ativa e reativa separadamente, em porcentagem. A soma da composição deve ser igual a 100%, caso contrário será exibida uma mensagem de erro ao usuário. + +--- +### Botão Chaveamento +O botão "Chaveamento" irá abrir um formulário, comum a vários outros elementos, que permite a inserção e/ou remoção do transformador durante o estudo de [estabilidade](stability). + +Nesse formulário pode ser criada uma lista genérica de inserções e remoções da linha no tempo, personalizada por um contexto de propriedades de chaveamento que são editados o tipo de chaveamento (inserção ou remoção) e o instante (em segundos) do evento. Essas propriedades são atribuídas e retiradas da lista genérica por meio dos botões "Adicionar" e "Remover", respectivamente. diff --git a/docusaurus/docs/syncGenerator.md b/docusaurus/docs/syncGenerator.md index a1488d0..938cfe6 100644 --- a/docusaurus/docs/syncGenerator.md +++ b/docusaurus/docs/syncGenerator.md @@ -2,4 +2,238 @@ id: syncGenerator title: Gerador Síncrono sidebar_label: Gerador Síncrono ----
\ No newline at end of file +--- +import useBaseUrl from "@docusaurus/useBaseUrl"; + +<link rel="stylesheet" href={useBaseUrl("katex/katex.min.css")} /> + +> Uma máquina de corrente alternada na qual a frequência das tensões geradas e a velocidade da máquina estão em uma proporção constante. [*tradução livre* - IEC 60050]( +http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=411-31-08). + +## Gerador Síncrono no PSP-UFU +Os geradores síncronos são a fonte de potência para o cálculo do fluxo de carga e estabilidade, além de serem um dos principais contribuintes para as correntes de falta. + +:::caution Atenção! +Somente barramentos que possuem esse elemento conectado podem ser considerados [barras de referência](powerFlow). [Barras do tipo PV](powerFlow) devem conter um gerador síncrono ou um [motor síncrono (compensador síncrono)](syncMotor). +::: + +O formulário de dados é dividido em dois, sendo o primeiro responsável pelos dados gerais, de [fluxo de carga](powerFlow) e de [falta](fault) e um segundo pelos dados de [estabilidade](stability) . Esse último também permite o acesso aos controles das máquinas síncronas manipulados pelo editor de controle. + +:::info Informação +Os dados referentes às **impedâncias de sequência positiva do gerador síncrono** inseridas no [contexto (aba) "Falta"](syncGenerator#falta) são utilizados **tanto para os estudos de [curto-circuito](fault) quanto para os estudos de [harmônicos](harmonics)**. + +Esses dados são ignorados nos estudos de [fluxo de carga](powerFlow) (*não são utilizado nesse estudo*) e [estabilidade](stability) (*são utilizados dados inseridos em formulário específico*). +::: + +### Gerador Síncrono no fluxo de carga +O gerador síncrono é a fonte de potência do PSP-UFU no estudo de fluxo de carga. Seu comportamento difere de acordo com o tipo de barra conectada: +- [Barra de referência](powerFlow): Os dados de potência ativa e reativa inseridos são desprezados, uma vez que esse elemento será utilizado para completar o balanço de potência do estudo de fluxo d carga; +- [Barra PV](powerFlow): O dado de potência ativa é considerado, porém o dados de potência reativa são desprezados. O valor da potência reativa é utilizado para manter o módulo da tensão constante no barramento conectado; +- [Barra PQ](powerFlow): Para os geradores conectados a essa barra tanto a potência ativa quanto reativa inseridas são consideradas. + +:::caution Atenção +Caso o limite de potência reativa seja excedido, o programa automaticamente transforma a [Barra PV](powerFlow) conectada em uma [Barra PQ](powerFlow), utilizando o valor limite de potência reativa que seria ultrapassado. +::: + +### Gerador Síncrono no estudo de curto-circuito +Enquanto os geradores no estudo de fluxo de carga são modelados somente por correntes injetadas nas barras, para o curto-circuito utiliza-se uma tensão atrás de uma impedância. A figura abaixo mostra o caminho da corrente e o circuito equivalente de cada sequência nos geradores. + +<img src={useBaseUrl("images/sycGeneratorSeq.svg")} alt="Caminho das correntes e circuito equivalente: (a) sequência positiva; (b) sequência negativa; (c) sequência zero" title="Caminho das correntes e circuito equivalente: (a) sequência positiva; (b) sequência negativa; (c) sequência zero" /> + +As tensões geradas são somente de sequência positiva, uma vez que o gerador fornece sempre tensões trifásicas equilibradas. Portanto a rede de sequência positiva é composta de uma tensão pré-falta atrás de uma impedância de sequência positiva. As redes de sequência negativa e zero não contêm forças eletromotrizes, porém incluem as impedâncias do gerador de sequência negativa e zero. + +A corrente que circula na impedância $\overline{z}_n$ entre o neutro e a terra é $3\dot{I}_{a0}$. Pela figura acima (c), observa-se que a queda de tensão de sequência zero do ponto a para terra ($\dot{V}_{a0}$) é: + +$$ +\dot{V}_{a0} = -3\dot{I}_{a0}\overline{z}_n - \dot{I}_{a0}\overline{z}_{g0} +$$ + +A rede de sequência zero, que é um circuito monofásico pelo qual se supõe que circule apenas corrente de sequência zero e deve, portanto, ter uma impedância definida pela seguinte equação: + +$$ +\overline{z}_{0} = 3\overline{z}_n + \overline{z}_{g0} +$$ + +:::tip Dica +Caso o gerador não seja aterrado, não circulará corrente de sequência zero por ele. Nesse caso, dependendo da conexão do transformador próximo ao gerador sem aterramento, a seguinte mensagem de erro pode ser exibida: + +<p><center>"<i>Falha ao inverter a matriz admitância de sequência zero</i>"</center></p> + +Isso ocorre porque a matriz admitância de sequência zero é singular. Para contornar esse problema escolha **uma** das duas soluções abaixo: +1. Marque a opção "Neutro aterrado" e insira um alto valor de reatância de aterramento ($j9999~p.u.$, por exemplo); +2. **Ou**, na barra do gerador, insira um [reator](inductor) de baixo valor de potência reativa ($1,0~var$, por exemplo). +::: + +### Gerador Síncrono no estudo de estabilidade +A relação de valores observados em testes adequados (definidos na [IEEE Std. 115-2019](https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2020.9050934)), denominados parâmetros padrões, são utilizados para modelar a máquina síncrona no estudo de estabilidade do PSP-UFU. + +Os parâmetros da máquina síncrona que influenciam rapidamente no decaimento de valores são chamados **subtransitórios** (indicados por $''$), aqueles que influenciam mais lentamente são chamados **transitórios** (indicados por $'$) e, finalmente, aqueles que influenciam continuamente são chamados de parâmetros **síncronos** (sem indicação de sobrescrito). + +Um conjunto de equações algébrico-diferenciais determinam o comportamento da máquina síncrona no estudo de estabilidade: + +$$ +E_{q}' - V_q = r_aI_q - x_{ds}'Id\\ +E_{d}' - V_d = r_aI_d - x_{qs}'Iq\\ +E_{q}'' - V_q = r_aI_q - x_{ds}''Id\\ +E_{d}'' - V_d = r_aI_d - x_{qs}''Iq\\ +~\\ +\frac{dE_{q}'}{dt} = \frac{V_{fd} + \left( x_d - x_{d}' \right)I_d - s_d E_{q}'}{T_{d0}'}\\ +\frac{dE_{d}'}{dt} = \frac{- \left( x_q - x_{q}' \right)I_q - s_q E_{d}'}{T_{q0}'}\\ + +\frac{dE_{q}''}{dt} = \frac{s_dE_{q}' + \left( x_{d}' - x_{d}'' \right)I_d - s_d E_{q}''}{T_{d0}''}\\ +\frac{dE_{d}''}{dt} = \frac{s_dE_{d}' + \left( x_{q}' - x_{q}'' \right)I_q - s_d E_{d}''}{T_{q0}''}\\ +~\\ +\frac{d\omega}{dt} = \frac{\omega_r}{2H} \left[ P_m - P_e - D_a \left( \omega - \omega_r \right) \right]\\ +\frac{d\delta}{dt} = \Omega_b\left( \omega - \omega_r \right) +$$ + +As duas últimas equações diferenciais são as equações mecânicas da máquina; e as demais são equações elétricas (consulte essa [tese](https://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2444) para maiores detalhes acerca dos parâmetros dessas equações). + +Utilizando as equações transitórias e subtransitórias podem-se definir cinco modelos de distintas complexidades. + +:::caution Atenção! +O modelo da máquina síncrona é **selecionado automaticamente** de acordo com os dados fornecidos ao programa. +::: + +Na sequência são apresentados tais modelos, incluídos os efeitos da saturação magnética, em conjunto com seus diagramas de blocos: + +- **Modelo 1**: Corresponde a uma tensão constante atrás de uma reatância transitória de eixo direto ($x_{d}'$), não exigindo equações diferenciais; +- **Modelo 2**: São representados os efeitos transitórios de eixo direto, sendo necessária a solução de uma equação diferencial ($\frac{dE_{q}'}{dt}$), cujo diagrama de blocos é apresentado na figura abaixo: + +<img src={useBaseUrl("images/model2SyncGenerator.svg")} alt="Diagrama de blocos do Modelo 2 das máquinas síncronas" title="Diagrama de blocos do Modelo 2 das máquinas síncronas" /> + +- **Modelo 3**: São representados os efeitos transitórios de eixo direto e em quadratura, exigindo duas equações diferenciais ($\frac{dE_{q}'}{dt}$ e $\frac{dE_{d}'}{dt}$), cujo diagrama de blocos é apresentado na figura abaixo: + +<img src={useBaseUrl("images/model3SyncGenerator.svg")} alt="Diagrama de blocos do Modelo 3 das máquinas síncronas" title="Diagrama de blocos do Modelo 3 das máquinas síncronas" /> + +- **Modelo 4**: São representados os efeitos subtransitórios de eixo direto e em quadratura, sendo necessária a solução de três equações diferenciais ($\frac{dE_{q}'}{dt}$, $\frac{dE_{q}''}{dt}$ e $\frac{dE_{d}''}{dt}$), cujo diagrama de blocos é apresentado na figura abaixo: + +<img src={useBaseUrl("images/model4SyncGenerator.svg")} alt="Diagrama de blocos do Modelo 4 das máquinas síncronas" title="Diagrama de blocos do Modelo 4 das máquinas síncronas" /> + +- **Modelo 5**: São representados os efeitos subtransitórios de eixo direto e em quadratura, sendo necessária a solução de quatro equações diferenciais ($\frac{dE_{q}'}{dt}$, $\frac{dE_{d}'}{dt}$, $\frac{dE_{q}''}{dt}$ e $\frac{dE_{d}''}{dt}$), cujo diagrama de blocos é apresentado na figura abaixo: + +<img src={useBaseUrl("images/model5SyncGenerator.svg")} alt="Diagrama de blocos do Modelo 4 das máquinas síncronas" title="Diagrama de blocos do Modelo 4 das máquinas síncronas" /> + +:::note Nota +Em todos os modelos as equações diferenciais mecânicas são solucionadas. +::: + +#### Barramento infinito +Algumas referências incluem um modelo sem equações diferenciais, em que a máquina é somente representada por uma tensão constante atrás de uma reatância transitória de eixo direto. Tal é utilizado na representação de um **barramento infinito**, o qual é normalmente constituído de um subsistema muito maior àquele simulado. + +No PSP-UFU a **representação de um barramento infinito** pode ser obtido por meio da utilização de uma máquina representada pelo Modelo 1 cujo valor da constante de inércia (H) é infinito ou muito grande ($9999~s$, por exemplo) em relação às demais máquinas do sistema, e o valor de $x_{d}'$ deve ser um valor muito pequeno ($10^{-3}~p.u.$, por exemplo). + +#### Centro de inércia +Normalmente utiliza-se a velocidade de referência como sendo a síncrona e portanto, nesse caso, $\omega_r = \omega_b = 1,0~p.u.$ Essa abordagem, adotada por vários livros de estabilidade, considera como referência uma máquina fictícia girando sempre na velocidade síncrona independente das perturbações aplicadas no sistema. No PSP-UFU foi implementado o conceito de centro de inércia (COI, do inglês, *Center of Inertia*), que constitui uma soma ponderada das velocidades das máquinas presentes no sistema: + +$$ +\omega_r=\frac{\left( \sum_{i=1}^{n} H_i \omega_i \right)}{\left( \sum_{i=1}^{n} H_i \right)} +$$ +Em que: +$n$ é o número de máquinas síncronas **conectadas** no sistema. + +A aplicação do COI resulta em dados de saída, como o ângulo do rotor, mais fáceis de serem analisados. Na implementação realizada no programa a utilização ou não desse recurso é opcional e pode ser [definida pelo usuário](simulationConfig). + + +## Formulário de edição dos geradores síncronos +A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados dos geradores síncronos: + +<img src={useBaseUrl("images/syncGeneratorForm.png")} alt="Formulário dos geradores síncronos no PSP-UFU" title="Formulário dos geradores síncronos no PSP-UFU" /> + +Um segundo pelos dados de estabilidade, como mostra a figura abaixo, acessado ao clicar no botão "Estabilidade" do formulário principal. Nele é possível também acessar aos controles das máquinas síncronas manipulados pelo [editor de controle](controlEditor). + +<img src={useBaseUrl("images/syncGeneratorStabForm.png")} alt="Formulário de estabilidade dos geradores síncronos no PSP-UFU" title="Formulário de estabilidade dos geradores síncronos no PSP-UFU" /> + +No formulário de estabilidade pode ser observado o botão "Chaveamento" na parte inferior esquerda do formulário. Esse formulário, comum a vários outros elementos, permite a inserção e/ou remoção do gerador durante o estudo de [estabilidade](stability). + +<img src={useBaseUrl("images/syncGeneratorSw.png")} alt="Formulário de chaveamento do gerador síncrono" title="Formulário de chaveamento do gerador síncrono" /> + +--- +### Geral + +#### Nome +Identificação do elemento elétrico. Podem ser inseridos quaisquer números de caracteres no padrão [Unicode](https://pt.wikipedia.org/wiki/Unicode). + +Todos os componentes de potência do PSP-UFU possuem esse campo. + +#### Potências ativa e reativa +Potências ativa (inserida em W, kW, MW ou p.u.) e reativa (inserida em var, kvar, Mvar ou p.u.) do gerador. + +Caso a barra conectada seja PV o valor de potência reativa será ignorado e caso seja de referência ambos os valores inseridos serão desprezados. + +:::caution Atenção! +Caso mais de um gerador esteja conectado na mesma barra, os valores de potência reativa (nas barras de referência e PV) e ativa (nas barras de referência) são igualmente distribuídas, respeitando os limites individuais de potência reativa. +::: + +#### Potências reativas máxima e mínima +Limites de potência reativa máxima e mínima do gerador para controle de tensão em barras PV. Caso esses valores sejam ultrapassados, o reativo gerado pela unidade será limitado ao valor inserido e a barra conectada será transformada em PQ, não controlando a tensão estabelecida. + +#### Utilizar potência nominal como base +Caso essa opção seja marcada, o programa irá utilizar a potência nominal do gerador como base para a conversão das unidades, inclusive aqueles no formulário de estabilidade, caso contrário será usada a [potência base do sistema](simulationConfig). + +--- +### Falta + +#### Impedâncias de sequência +Valores de resistência e reatância para cálculo das correntes de falta. São inseridos dados de sequência positiva, negativa e zero. + +#### Impedância de aterramento +Valores utilizados para o cálculo das correntes de falta do tipo fase-terra e fase-fase-terra. Caso o neutro do gerador não seja aterrado, o valor inserido nesse campo é ignorado. + +#### Neutro aterrado +Indica se o neutro do gerador é aterrado. + +--- +### Botão Estabilidade + +#### Imprimir dados da máquina síncrona +Exibe os dados do gerador síncrono nos gráficos no tempo. Os seguintes dados são exibidos: +- tensão terminal +- potências ativa e reativas +- potência mecânica +- frequência +- tensão de campo +- ângulo $\delta$. + +#### Utilizar AVR e regulador de velocidade +Esses campos acionam ou inibem os controles da máquina síncrona, assim como modelos de turbina e excitatrizes. + +Caso selecionadas os controles podem ser inseridos e modificados pelos botões “Editar AVR” e “Editar regulador de velocidade”, os quais acessam o [editor de controle do PSP-UFU](controlEditor). + +#### Resistência de armadura +Resistência de armadura da máquina síncrona, em $p.u.$ + +#### Reatância de Potier +Reatância de Potier para cálculo da saturação da máquina, em $p.u.$ + +#### Fator de saturação +Valor utilizado no cálculo da curva de saturação. + +Representa o valor (em $p.u.$) de corrente de campo necessária para atingir 1,2 p.u. de tensão terminal. + +:::caution Atenção! +Esse valor deve ser **maior que 1,2**, ou irá gerar erros na simulação. Caso não seja informado, a saturação da máquina não é considerada nos cálculos. +::: + +#### Reatâncias síncronas +Valores de reatância síncrona (regime permanente) da máquina. Os valores de eixo direto e em quadratura devem ser iguais ou muito próximos para representação de uma máquina de polos lisos, enquanto para polos salientes esses valores são distintos. + +#### Reatâncias e constantes de tempo transitórias +Parâmetros transitórios da máquina síncrona em $p.u.$ ou segundos. + +:::warning Cuidado! +O valor da reatância transitória de eixo direto deve ser diferente de zero ou levará o programa a erro. +::: + +De acordo com a quantidade de parâmetros inseridos é definido internamente pelo programa qual o modelo a ser utilizado. + +#### Reatâncias e constantes de tempo subtransitórias +Parâmetros subtransitórios da máquina síncrona em $p.u.$ ou segundos, representando em detalhes a presença de enrolamentos amortecedores. Assim como os dados transitórios, esses parâmetros definem o modelo da máquina. + +--- +### Botão Chaveamento +O botão "Chaveamento" irá abrir um formulário, comum a vários outros elementos, que permite a inserção e/ou remoção do gerador durante o estudo de [estabilidade](stability). + +Nesse formulário pode ser criada uma lista genérica de inserções e remoções da linha no tempo, personalizada por um contexto de propriedades de chaveamento que são editados o tipo de chaveamento (inserção ou remoção) e o instante (em segundos) do evento. Essas propriedades são atribuídas e retiradas da lista genérica por meio dos botões "Adicionar" e "Remover", respectivamente. + + diff --git a/docusaurus/docs/transformer.md b/docusaurus/docs/transformer.md index e938ad3..43a2a8d 100644 --- a/docusaurus/docs/transformer.md +++ b/docusaurus/docs/transformer.md @@ -10,6 +10,7 @@ import useBaseUrl from "@docusaurus/useBaseUrl"; >Aparelho estático com dois ou mais enrolamentos que, por indução eletromagnética, transforma um sistema de tensão e corrente alternada em outro sistema de tensão e corrente geralmente de valores diferentes e na mesma frequência com o objetivo de transmitir energia elétrica. [*tradução livre* - IEC 60050]( http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=421-01-01). +## Transformador no PSP-UFU Transformadores com quaisquer conexões e defasagens entre as tensões primárias e secundárias podem ser inseridos no PSP-UFU. Para isso, os transformadores devem ser modelados representando seu tape ($t$) e defasagem ($\phi$), utilizando um transformador ideal de relação de transformação $\overline{t}:1$ em série com sua impedância ($\overline{y}_T = r_T + jx_T$), em que $\overline{t}$ é um número complexo ($t\angle\phi$) :::caution Atenção @@ -50,6 +51,29 @@ Assim como nas [linhas](line), o transformador de dois enrolamentos deve ser ins A primeira barra selecionada será o lado **primário**, o qual é indicado por um círculo. Para alterar o lado primário após a inserção basta desconectar os nós dos transformadores e reconectá-los alternando as barras, utilizando as [ferramentas CAD](cadTools#conexão-e-desconexão-de-elemetos-na-barra). ::: +### Transformadores no estudo de curto-circuito +Da mesma forma que no estudo de fluxo de carga, a representação dos elementos do sistema para o estudo de curto-circuito é realizada por meio de circuitos equivalentes inseridos na matriz admitância de barras. Nas [faltas desbalanceadas](fault) é necessário formar três matrizes admitância de sequência: positiva, negativa e zero. + +A matriz admitância de sequência positiva é construída da mesma forma que os estudos de fluxo de carga. Na sequência negativa o ângulo de defasagem entre tensões primária e secundária ($\phi$) deve ser invertido, uma vez que os fasores da sequência negativa **são deslocados na direção oposta**. Com isso, a matriz que representa as admitâncias da equação anterior deve ser substituída pela seguinte expressão: + +$$ +\begin{bmatrix} +\overline{Y}_{ii} & \overline{Y}_{ij}\\ +\overline{Y}_{ji} & \overline{Y}_{jj} +\end{bmatrix} += +\begin{bmatrix} +\displaystyle \frac{\overline{y}_T}{t^2} & -\displaystyle \frac{\overline{y}_T}{\overline{t}}\\ +-\displaystyle \frac{\overline{y}_T}{\overline{t}^*} & \overline{y}_T +\end{bmatrix} +$$ + +A impedância de sequência negativa nos transformadores deve ser tratada de maneira específica devido aos diferentes tipos de conexão. Na figura abaixo são mostrados os circuitos equivalentes para cada tipo de conexão de transformadores de dois enrolamentos. As setas indicam os caminhos possíveis para circulação da corrente de sequência zero. + +<img src={useBaseUrl("images/seqZeroTrafo.svg")} alt="Circuitos equivalentes de sequência zero dos transformadores" title="Circuitos equivalentes de sequência zero dos transformadores" /> + +Para os transformadores com conexão estrela aterrado, se a ligação do neutro para a terra apresentar uma impedância $\overline{z}_n$, o circuito equivalente de sequência zero deve ter impedância de $3\overline{z}_n$ em série com a resistência e reatância equivalentes do transformador. + ## Formulário de edição dos transformadores A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados dos transformadores: @@ -58,9 +82,9 @@ A imagem abaixo apresenta o formulário de inserção/alteração de dados dos t Esse formulário é subdividido em dois contextos distintos: - **Geral**: no qual são inseridas informações gerais dos transformadores, informações do fluxo de carga, sua conexão e defasagem; -- **Falta**: local onde as impedâncias de sequência zero e impedâncias de aterramento são inseridas; +- **Falta**: local onde as impedâncias de sequência zero e impedâncias de aterramento são inseridas. -Além desses dois contextos, pode ser observado o botão "Estabilidade" na parte inferior direita do formulário. Esse formulário, comum a vários outros elementos, permite a inserção e/ou remoção do transformador durante o estudo de [estabilidade](stability). +Além desses dois contextos, pode ser observado o botão "Estabilidade" na parte inferior esquerda do formulário. Esse formulário, comum a vários outros elementos, permite a inserção e/ou remoção do transformador durante o estudo de [estabilidade](stability). <img src={useBaseUrl("images/trafoSw.png")} alt="Formulário de chaveamento do transformador" title="Formulário de chaveamento do transformador" /> @@ -95,14 +119,14 @@ Conexão do transformador utilizada para cálculo das correntes de sequência ze As seguintes conexões estão disponíveis: 1. $Y_{aterrado}-Y_{aterrado}$ -2. $Y-Y_{aterrado}$ -3. $Y_{aterrado}-Y$ -4. $Y-Y$ -5. $\Delta-Y_{aterrado}$ -6. $\Delta-Y$ -7. $Y_{aterrado}-\Delta$ -8. $Y-\Delta$ -9. $\Delta-\Delta$ +1. $Y-Y_{aterrado}$ +1. $Y_{aterrado}-Y$ +1. $Y-Y$ +1. $\Delta-Y_{aterrado}$ +1. $\Delta-Y$ +1. $Y_{aterrado}-\Delta$ +1. $Y-\Delta$ +1. $\Delta-\Delta$ #### TAP Tape do transformador **em relação ao primário**. |