Análise da representação equivalente de redes coletoras de parques eólicos em estudos de transitórios eletromagnéticos

Abstract

A modelagem de parques eólicos em estudos de transitórios eletromagnéticos no sistema elétrico brasileiro apresenta grandes desafios devido ao grande aumento da quantidade de parques eólicos em operação, notadamente na região Nordeste do Brasil onde existe uma grande concentração de parques eólicos em subestações próximas. Um parque eólico apresenta suas unidades geradoras separadas por centenas de metros ou até quilômetros, devido à disposição dos aerogeradores para o aproveitamento do vento e fatores geográficos. Assim, várias conexões por cabos subterrâneos e/ou aéreos são necessárias para levar a energia gerada até o barramento coletor da subestação do parque eólico. Nesta situação, a representação detalhada de todos os circuitos e aerogeradores de todos parques eólicos em uma determinada área estudada se torna impraticável devido principalmente ao esforço computacional desprendido, associado a passos de simulação da ordem de microsegundos necessários aos programas de simulação. Para contornar estas dificuldades modelos mais simplificados que objetivam equilibrar precisão e esforço computacional são utilizados. Redes de média tensão são frequentemente representadas por elementos passivos concentrados e aerogeradores agregados são utilizados para representar o comportamento de todo o parque eólico através de um único aerogerador. Este trabalho tem por objetivo realizar uma comparação da utilização de representações simplificadas da rede de média tensão em relação à representação detalhada de parques eólicos, avaliando as respostas das grandezas elétricas dos elementos do sistema frente a manobras usuais da rede básica utilizando o programa Alternative Transient Program (ATP). As representações das redes de média tensão serão comparadas observando-se os níveis de complexidade, esforço computacional e proximidade das respostas em relação à representação detalhada. Uma abordagem mais elaborada, que objetiva manter a mesma resposta em frequência de sequência positiva entre os sistemas equivalente e detalhado também será analisada. Esta abordagem representará a rede pelas suas principais ressonâncias utilizando os polos e zeros da função de transferência da rede coletora obtidos através do Método do Ajuste Vetorial. Para realização das simulações será desenvolvido um modelo de aerogerador do tipo Double-fed induction generator (DFIG) utilizando Foreign Models presente na MODELS do programa ATP, que permite utilizar modelos desenvolvidos em outras linguagens de programação compilados junto ao programa ATP. Esta abordagem permitirá velocidade de processamento, agilidade e simplicidade de utilização, uma vez que será necessário representar um parque eólico detalhado com suas várias unidades geradoras para comparação das diferentes modelagens da rede de média tensão.