Design of Phase Compensators for Damping Enhancement of Electromechanical Oscillations in Synchronous Generators Operating under Unbalanced Conditions

• Grant number: 11/10730-0
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Scientific Initiation
• Start date: September 01, 2011
• End date: August 31, 2012
• Field of knowledge: Engineering - Electrical Engineering - Power Systems
• Principal Investigator: Rodrigo Andrade Ramos
• Grantee: Lara Bertini Vieira
• Host Institution: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brazil

Abstract

Nesta pesquisa de iniciação científica, propõe-se o desenvolvimento de um procedimento de projeto de controladores de amortecimento que possa ser aplicado a geradores síncronos conectados em sistemas de distribuição com características desequilibradas nas cargas, as quais são comumente observadas em tais sistemas. Embora a conexão de geradores síncronos já estejaocorrendo em sistemas de distribuição (principalmente através de plantas de cogeração a partir do bagaço-de-cana e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs)), pouco se sabe a respeito dodesempenho dinâmico destes geradores em condições desequilibradas, principalmente no que se refere ao aparecimento de oscilações eletromecânicas. Trabalhos recentes têm demonstrado que tais oscilações podem ocorrer em determinadas condições de operação do sistema, e podemser bastante detrimentais para a estabilidade do mesmo, o que aponta para a necessidade de utilização de controladores que possam amortecer adequadamente estas oscilações. Entretanto,os procedimentos tradicionais de projeto de controladores de amortecimento (baseados em modelos linearizados) não podem ser aplicados diretamente a sistemas operando em condições desequilibradas (devido principalmente ao fato de tais sistemas não possuirem ponto de equilíbrio na operação em regime permanente senoidal, fato este que deriva dos efeitos do torque de sequência negativa sobre a velocidade angular do gerador), a menos que sejam feitas simplificações (as quais podem não resultar em uma representação precisa do sistema no caso de desequilíbrios mais elevados). Esta proposta de pesquisa vem então propor um procedimento de projeto baseado na extração de componentes modais a partir de sinais simulados e amostrados da velocidade angular e da potência elétrica do gerador, para possibilitar o cálculo da defasagem entre os efeitos das oscilações eletromecânicas nestes dois sinais e, assim, projetar um controlador que consiga compensar esta defasagem, produzindo os efeitos amortecedores desejados. A aplicação desta técnica deve tornar possível o projeto de controladores de amortecimento em sistemas desequilibrados, pois não requer a existência de ponto de equilíbrio em condições de regime permanente senoidal por ser baseada no processamento de sinais adquiridos a partirda resposta do sistema em quaisquer condições de operação após a ocorrência de uma perturbação.Ressalta-se ainda que o desenvolvimento bem sucedido de tal procedimento de projeto deve permitir um aproveitamento muito mais eficiente das fontes alternativas e renováveeis de energia representadas por plantas de cogeração e PCHs, contribuindo significativamente para a diversificação da matriz energética brasileira.