Análise de Sistemas de Energia Elétrica

Departamento de Engenharia Elétrica

Unidade 10

Software de Análise de Sistemas de Energia Elétrica

DIgSILENT - DIgital SImuLation and Electrical NeTwork calculation program

DIgSILENT PowerFactory

O software de simulação da DIgSILENT PowerFactory tem sido continuamente melhorado e ampliado há mais de 25 anos para atender às crescentes demandas em análise de sistemas de energia elétrica.

No DIgSILENT PowerFactory (versão 2018), os principais desenvolvimentos em funcionalidade incluem a introdução de análises probabilísticas, planos de ação remedial em análise de contingência, extensões de dados produzidos por faltas e novas ferramentas para análise de proteção.

DIgSILENT PowerFactory - Edições de Software

Os seguintes são alguns dos modelos comuns encontrados na biblioteca principal DIgSILENT PowerFactory:

• Edição de usuário único:

  • Licença de usuário único com banco de dados local.

  • Licença local.

• Edição multiusuário:

  • Licença multiusuário com bancos de dados locais.

  • Licença de rede.

DIgSILENT PowerFactory - Pacote Base

No pacote base do DIgSILENT PowerFactory são oferecidos módulos de análise acoplados a uma ampla gama de modelos de equipamentos de potência, ferramentas integradas e recursos para aplicações fundamentais:

• Análise de fluxo de carga.

• Análise de curto-circuito.

• Análise de sensibilidade de fluxo de carga.

• Análise básica de redes de média e alta tensão.

• Modelos de equipamento de energia.

• Gerenciamento de modelos de rede.

• Resultados e relatórios.

DIgSILENT PowerFactory - Funções Avançadas

O pacote base pode ser estendido usando uma ampla gama de funções adicionais, de acordo com os requisitos específicos dos usuários:

• Análise de contingência.

• Simulação quase dinâmica.

• Redução de rede.

• Funções de proteção.

• Qualidade de energia e análise harmônica.

• Avaliação da solicitação de conexão.

• Ferramentas de rede de transmissão.

DIgSILENT PowerFactory - Funções Avançadas

O pacote base pode ser estendido usando uma ampla gama de funções adicionais, de acordo com os requisitos específicos dos usuários:

• Ferramentas de rede de distribuição.

• Planejamento de interrupção.

• Análise probabilística.

• Funções de análise de confiabilidade.

• Fluxo de carga ótimo.

• Análise técnico-econômica.

• Estimação de estado.

DIgSILENT PowerFactory - Funções Avançadas

O pacote base pode ser estendido usando uma ampla gama de funções adicionais, de acordo com os requisitos específicos dos usuários:

• Funções de análise de estabilidade.

• Transitórios eletromagnéticos.

• Funções de partida do motor.

• Estabilidade de pequenas perturbações.

DIgSILENT PowerFactory - Instalação

Alguns links do DIgSILENT PowerFactory:

• Principal: https://www.digsilent.de/en/

• Versão de teste: https://www.digsilent.de/en/powerfactory-user-registration.html

• Documentação: https://www.digsilent.de/en/download.html

DIgSILENT PowerFactory - Acesso

Ao iniciar o DIgSILENT PowerFactory deve se inserir o nome de usuário e a senha na janela de diálogo "Log on".

DIgSILENT PowerFactory - Criando um Projeto

• Abra o menu File na barra de menu principal.

• Selecione a opção New.

• Escolha Projeto .., como mostrado na figura

DIgSILENT PowerFactory - Criando um Projeto

• Aparecerá o diálogo mostrado na figura a seguir:

DIgSILENT PowerFactory - Criando um Projeto

• Digite o nome do projeto.

• Clique no botão OK.

DIgSILENT PowerFactory - Criando um Projeto

O projeto recém criado é ativado automaticamente:

DIgSILENT PowerFactory - Criando um Projeto

As seguintes são as partes do espaço de trabalho:

1. A barra de menu principal.

2. A barra de ícones principal.

3. A barra de ícones da janela gráfica local. Os ícones desta barra de ícones dependem do conteúdo da janela mostrada.

4. A janela de gráficos de linha única vazia com grade de desenho. A grade mostra onde os elementos gráficos irão encaixar, se a opção snap for ativada.

5. A caixa de ferramentas de desenho.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

O problema de fluxo de carga envolve o cálculo dos fluxos de potência e tensões em um sistema sob condições normais de operação. A maioria dos sistemas de DIgSILENT PowerFactory são balanceados e, nesse caso, uma representação de rede monofásica pode ser utilizada.

Em sistemas de distribuição, entretanto, o sistema é desbalanceado, exigindo uma representação de rede completa (trifásica). O módulo de fluxo de carga do DIgSILENT realiza ambos os cálculos.

A solução de fluxo de carga é essencial para avaliações contínuas do sistema de energia durante o planejamento e a operação.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

Alternativas e cenários são analisados ​​utilizando diversos fluxos de potência sob condições normais e de contingência. Todas as interações dos elementos do sistema de energia (como limites de capacidade do gerador, limites do comutador de derivação do transformador, limites térmicos da linha de transmissão, etc.) podem ser consideradas em cada caso.

O DIgSILENT PowerFactory utiliza um método sofisticado combinado com o método de Newton-Raphson para garantir que o fluxo de carga sempre convirja. Essa adaptação é feita utilizando modelos de nível predefinidos:

• Níveis 1 e 2: todas as cargas se tornam dependentes da tensão.

• Nível Linear: todas as cargas têm impedância constante e todas as máquinas são fontes de tensão (ou seja, todos os modelos são linearizados).

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

Um fluxo de carga pode ser iniciado usando o botão da barra de ferramentas ou usando o menu “Cálculo” no menu principal:

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

Um fluxo de carga pode ser iniciado usando o botão da barra de ferramentas ou usando o menu “Cálculo” no menu principal:

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

Selecionar "fluxo de carga" abre a janela de cálculo do fluxo de carga com as diferentes opções.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

Opções básicas:

• Representação da rede: Pode-se usar uma representação de rede monofásica, válida para redes simétricas balanceadas, ou uma representação trifásica completa para um sistema desbalanceado.

• Ajuste automático da derivação do transformador: Com esta opção desativada, as configurações da derivação do transformador não serão alteradas.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

Opções básicas:

• Considerar limites de potência reativa: Os limites de potência reativa não são considerados quando esta opção está desativada. A função de Fluxo de Carga do DIgSILENT sempre tenta encontrar uma solução usando modelos matemáticos não lineares do sistema de energia. Se tal solução não puder ser encontrada e esta opção estiver habilitada, um algoritmo adaptativo modificará esses modelos, tornando-os lineares, até que uma solução seja encontrada. A adaptação do modelo é relatada na janela de saída.

• Considerar cargas dependentes de tensão: Desativar esta opção tornará todas as cargas independentes de tensão, independentemente das configurações individuais de cada carga.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

Controle de iterações: A função de Fluxo de Carga utiliza o método iterativo de Newton-Raphson, cujo número de iterações pode ser ajustado. O erro máximo aceitável no Fluxo de Carga para cada barra é de 1 kVA e, para os modelos de equação, é de 0,1%.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Fluxo de Carga

Controle de iterações:

• Fator de Relaxamento: Um fator usado para controlar o algoritmo de Newton-Raphson em caso de problemas de convergência. O número de passos sucessivos de Newton-Raphson pode ser reduzido (fator menor que 0).

• Número de Escalas: Também usado em caso de problemas de convergência, a potência aparente de todas as cargas será aumentada em $\small n$ etapas, de $\small 1/n$ a $\small n/n$ do valor nominal. Por exemplo, se o “Número de Escalas” for definido como 5, todas as cargas serão inicialmente ajustadas para 20% do seu valor nominal e aumentadas até atingirem 100%.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

Durante o projeto de um sistema de energia elétrica, pode ser necessário realizar cálculos de curto-circuito para dimensionar subestações, escolher topologias, equipamentos de rede, etc. Esses componentes devem ser selecionados para funcionar corretamente em condições normais de operação e também para suportar condições de falha do sistema (como curtos-circuitos).

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

Algumas aplicações típicas de curto-circuito em sistemas de energia elétrica são:

• Verificação da capacidade de resistência térmica dos componentes do sistema,

• Seleção e ajuste de dispositivos de proteção,

• Determinação da resistência mecânica dos elementos do sistema,

• Cálculo de faltas a serem comparadas com as capacidades de interrupção dos disjuntores,

• Dimensionamento de dispositivos de aterramento para subestações.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

No DIgSILENT, o cálculo de curto-circuito pode ser realizado de diversas maneiras:

• Pressionando o botão de cálculo de curto-circuito na barra de ferramentas do menu principal:

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

No DIgSILENT, o cálculo de curto-circuito pode ser realizado de diversas maneiras:

• Selecionando a opção “Curto-circuito” no menu “Cálculo”:

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

Se, por exemplo, for necessário realizar uma análise de curto-circuito em um barramento ou linha, primeiro selecione o dispositivo no diagrama unifilar e clique com o botão direito do mouse sobre ele; em seguida, selecione a opção "Curto-circuito" no menu "Calcular".

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

Na janela de curto-circuito, você pode ver as opções básicas e avançadas para o cálculo.

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

Opções básicas:

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

Opções básicas:

DIgSILENT PowerFactory - Módulo de Curto-circuito

Opções avançadas: Opções avançadas de curto-circuito são usadas para refinar ainda mais os cálculos.

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