ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA AVANÇADOS

UNIDADE 1 – MODELAGEM DO FLUXO DE CARGA

Aula 1 – Modelagem de Linhas de Transmissão

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

• Construir a matriz de admitância nodal (Ybus) de um sistema elétrico de potência a partir dos parâmetros da rede;
• Calcular e interpretar a esparsidade da matriz de admitância utilizando ferramentas computacionais;
• Utilizar o GNU Octave para realizar cálculos com números complexos, manipular matrizes e visualizar sua estrutura de esparsidade;
• Relacionar a modelagem matemática do sistema elétrico com sua representação computacional.

SOLUÇÃO DIGITAL

GNU Octave (Software Livre)

O GNU Octave é um ambiente computacional de código aberto voltado para computação numérica, programação científica e manipulação de matrizes. Possui sintaxe semelhante ao MATLAB, permitindo que algoritmos desenvolvidos em um ambiente possam ser facilmente adaptados ao outro.

Na área de Sistemas Elétricos de Potência, o Octave é amplamente empregado para resolver sistemas lineares, manipular matrizes de admitância, executar algoritmos iterativos de fluxo de carga e realizar análises matriciais de forma eficiente.

Nesta atividade, será utilizado para efetuar operações com números complexos, montar a matriz de admitância nodal e visualizar sua esparsidade por meio do comando spy().

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento/Atividade nº 1

Montagem da Matriz de Admitância Nodal (Y)

Atividade proposta

Modelar computacionalmente um sistema elétrico de potência em corrente alternada, realizando a conversão das impedâncias das linhas em admitâncias, construindo a matriz de admitância nodal (Ybus) e analisando sua estrutura de esparsidade por meio do GNU Octave.

Procedimentos para a realização da atividade

1. ANÁLISE DO SISTEMA

Antes de iniciar os cálculos, observe atentamente o diagrama unifilar do sistema elétrico de potência apresentado na Figura 1.

Identifique as três barras do sistema, as linhas de transmissão que interligam cada uma delas e os respectivos valores de impedância, expressos em por unidade (pu).

Durante essa análise, observe que:

• As Barras 1 e 2 estão interligadas por duas linhas de transmissão em paralelo, com impedâncias de j0,05 pu e j0,10 pu;
• A Barra 1 está conectada à Barra 3 por uma linha com impedância j0,05 pu;
• A Barra 2 está conectada à Barra 3 por uma linha com impedância j0,10 pu.

A correta identificação dessas conexões será fundamental para a conversão das impedâncias em admitâncias e para a montagem da matriz de admitância nodal (Ybus).

Antes de prosseguir para a próxima etapa, identifique em seu caderno todas as ligações existentes entre as barras e registre os respectivos valores de impedância de cada linha de transmissão. Essa organização facilitará o desenvolvimento das etapas seguintes da atividade.

Figura 1 – Sistema elétrico de potência de três barras utilizado para a modelagem da matriz de admitância nodal (Ybus).
Fonte: Autor.

2. CONVERSÃO DE VALORES

Para a construção da matriz de admitância nodal (Ybus), é necessário converter todas as impedâncias das linhas de transmissão em seus respectivos valores de admitância.

A admitância (Y) representa o inverso da impedância (Z) e é obtida pela seguinte expressão:

Y = 1/Z

Realize a conversão de todas as impedâncias do sistema apresentado na Figura 1 utilizando o GNU Octave.

Essa etapa é fundamental, pois a matriz Ybus é construída a partir das admitâncias das linhas de transmissão.

Como exemplo, considere uma impedância igual a j0,2 pu. No GNU Octave, a unidade imaginária é representada pela letra i, equivalente ao j utilizado em Engenharia Elétrica.

Lembre-se de substituir a vírgula pelo ponto na entrada dos valores numéricos.

Digite o seguinte comando no Octave:

Z = 0.2*i;
Y = 1/Z

O resultado esperado é uma admitância igual a −j5 pu, que o GNU Octave apresenta na forma retangular como:

Y = 0 - 5i

Exemplo:

octave:1> Z = 0.2*i;
Y = 1/Z

Y = 0 - 5i

Observação: Dependendo da versão e da configuração do GNU Octave, a quantidade de casas decimais exibidas pode variar. Entretanto, o resultado matemático permanecerá o mesmo.

Todas essas representações são equivalentes:

• Y = 0 − 5i
• Y = 0 − 5.0000i
• Y = 0.00000 − 5.00000i

Antes de realizar a conversão das impedâncias do sistema elétrico apresentado na Figura 1, observe o exemplo de desenvolvimento matemático a seguir. O procedimento demonstra, passo a passo, como obter a admitância a partir do inverso da impedância, servindo como referência para os cálculos que serão desenvolvidos nas próximas etapas da atividade.

Figura 2 – Exemplo de conversão matemática.

Figura 3 – Exemplo da execução no GNU Octave.

Repita esse procedimento para todas as impedâncias apresentadas na Figura 1 e registre os valores das admitâncias obtidas, pois eles serão utilizados na montagem da matriz de admitância nodal na próxima etapa.

• j0,05
• j0,10
• j0,05
• j0,10

Como existem valores de impedância repetidos no sistema elétrico apresentado, realize a conversão apenas uma vez para cada valor distinto de impedância e utilize os resultados correspondentes nas linhas em que eles se repetem.

3. REESCRITA DO CIRCUITO

Após calcular as admitâncias correspondentes às impedâncias das linhas de transmissão, redesenhe o sistema elétrico apresentado na Figura 1, substituindo cada valor de impedância pelo respectivo valor de admitância obtido na etapa anterior.

Mantenha a mesma topologia do sistema elétrico, preservando todas as conexões entre as barras e alterando apenas os valores das linhas de transmissão.

Essa representação servirá de base para a construção da matriz de admitância nodal (Ybus) na próxima etapa da atividade.

Ao concluir o redesenho, verifique se todas as linhas de transmissão foram corretamente representadas e se os valores de admitância correspondem às impedâncias convertidas no procedimento anterior.

4. MONTAGEM DA MATRIZ Y

Com base nas admitâncias calculadas e no circuito reescrito na etapa anterior, construa a matriz de admitância nodal (Ybus) correspondente ao sistema elétrico apresentado na Figura 1.

Para a montagem da matriz, considere os procedimentos estudados na disciplina de Sistemas Elétricos de Potência Avançados.

Lembre-se de que:

• Os elementos da diagonal principal são obtidos pela soma de todas as admitâncias conectadas à respectiva barra;
• Os elementos fora da diagonal correspondem ao negativo da soma das admitâncias que interligam diretamente os pares de barras.

Antes de iniciar a construção da matriz, identifique todas as conexões existentes entre as barras do sistema e verifique se há linhas de transmissão em paralelo, pois essas admitâncias deverão ser consideradas conjuntamente durante a montagem da matriz.

Após concluir a matriz, revise todos os elementos calculados, verificando se os valores da diagonal principal e os elementos fora da diagonal representam corretamente a topologia do sistema elétrico analisado.

Figura 4 – Modelo da matriz de admitância nodal do sistema elétrico.
Fonte: Autor.

5. ENTRADA DE DADOS NO SOFTWARE

Após a montagem da matriz de admitância nodal, realize a inserção dos dados no software GNU Octave, utilizando a estrutura matricial apresentada a seguir.

A matriz deve ser definida no Octave utilizando colchetes [ ], com os elementos separados por espaços ou vírgulas e as linhas separadas por ponto e vírgula (;).

No software Octave, a entrada dos dados pode ser realizada pelo comando:

Ybus = [Y11 Y12 Y13;
Y21 Y22 Y23;
Y31 Y32 Y33]

Figura 5 – Exemplo de Matriz no GNU Octave.
Fonte: Autor.

Observação: Substitua os termos genéricos Y11, Y12, …, Y33 pelos valores numéricos calculados a partir das impedâncias das linhas de transmissão do sistema estudado.

Figura 6 – Modelo para preenchimento na atividade.
Fonte: Autor.

O resultado apresentado pelo software deverá corresponder à matriz de admitância nodal montada anteriormente, permitindo a validação dos cálculos realizados e a utilização dos dados nas etapas seguintes de análise do sistema elétrico de potência.

6. ANÁLISE DE ESPARSIDADE

Obtenha a representação gráfica da esparsidade da matriz de admitância nodal montada no Octave.

Para isso, utilize o comando spy, conforme apresentado abaixo:

spy(Ybus)

Figura 7 – Comando spy(Ybus) no GNU Octave.
Fonte: Autor.

O comando spy no Octave permite visualizar o padrão de esparsidade de uma matriz, representando graficamente a localização dos elementos diferentes de zero.

Os elementos não nulos da matriz são indicados por pontos, enquanto as posições correspondentes aos elementos nulos permanecem em branco.

Essa representação permite identificar a estrutura da matriz de admitância nodal e observar a quantidade de elementos efetivamente utilizados no processamento matemático do sistema elétrico de potência.

Para a matriz utilizada como exemplo, o resultado obtido será apresentado conforme a Figura 8.

Figura 8 – Representação gráfica da esparsidade da matriz Ybus utilizando o comando spy no Octave.
Fonte: Autor.

CHECKLIST

• ✓ Instalar corretamente o GNU Octave.
• ✓ Verificar o funcionamento do software.
• ✓ Converter todas as impedâncias em admitâncias utilizando números complexos.
• ✓ Conferir os resultados obtidos.
• ✓ Representar o circuito utilizando as admitâncias calculadas.
• ✓ Construir corretamente a matriz Y.
• ✓ Inserir a matriz no Octave.
• ✓ Gerar o gráfico de esparsidade.
• ✓ Salvar as imagens produzidas.
• ✓ Organizar os resultados para elaboração do relatório.

RESULTADOS

Resultados do experimento

Ao final desta aula prática, você deverá entregar um relatório em Word.

O relatório deverá conter:

• ✓ Objetivo da prática;
• ✓ Conversão completa das impedâncias em admitâncias;
• ✓ Circuito redesenhado;
• ✓ Desenvolvimento da matriz Y;
• ✓ Código utilizado no Octave;
• ✓ Figura da esparsidade obtida;
• ✓ Discussão dos resultados;
• ✓ Conclusão da atividade.

Resultados de Aprendizagem

Ao final desta prática, o estudante será capaz de compreender a importância da matriz de admitância nodal na modelagem e análise de sistemas elétricos de potência em corrente alternada.

Além disso, será capaz de converter parâmetros elétricos para o domínio da admitância, construir a matriz de admitância a partir da topologia da rede e interpretar sua estrutura matemática.

O estudante também desenvolverá habilidades na utilização do GNU Octave para manipulação de números complexos, operações matriciais e visualização da esparsidade de matrizes, consolidando os fundamentos necessários para estudos de fluxo de carga e outras análises computacionais em sistemas elétricos de potência.

Espera-se ainda que o estudante execute os procedimentos computacionais de forma organizada e criteriosa, verificando a consistência dos cálculos realizados, a correta representação dos números complexos, a estrutura da matriz obtida e a interpretação dos resultados gerados pelo software, desenvolvendo autonomia e rigor técnico na resolução de problemas de engenharia.

UNIDADE 1 – MODELAGEM DO FLUXO DE CARGA

Aula 2 – Modelagem do Fluxo de Carga

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

• Modelar um sistema elétrico de potência para análise do fluxo de potência linearizado (Fluxo CC) a partir dos parâmetros da rede elétrica;
• Calcular os fluxos de potência ativa e os ângulos das tensões nas barras utilizando o modelo matemático do fluxo de carga linearizado;
• Relacionar os conceitos teóricos do fluxo de carga com os resultados obtidos na simulação computacional do sistema elétrico;
• Utilizar o PowerWorld Simulator para realizar a modelagem, simulação e análise do comportamento operacional de sistemas elétricos de potência.

SOLUÇÃO DIGITAL

PowerWorld Simulator (Software Livre/Educacional)

O PowerWorld Simulator é um software computacional interativo desenvolvido para a modelagem, simulação e análise de sistemas elétricos de potência, especialmente redes de alta tensão.

A ferramenta permite representar graficamente os elementos que compõem um sistema elétrico, como barras, linhas de transmissão, transformadores, geradores e cargas, possibilitando a avaliação do comportamento operacional da rede.

O software é utilizado em estudos de fluxo de carga, análise de estabilidade, curto-circuito, contingências operacionais e demais aplicações relacionadas ao planejamento e operação de sistemas elétricos de potência.

Por meio de sua interface gráfica, permite acompanhar as condições de operação da rede em diferentes cenários, considerando variações de geração, demanda e configuração do sistema.

No contexto desta atividade, o PowerWorld Simulator será utilizado como ferramenta de apoio para a modelagem e análise do fluxo de carga, permitindo a visualização dos resultados obtidos e a interpretação do comportamento das grandezas elétricas do sistema estudado.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento/Atividade nº 1

Cálculo do Fluxo de Potência Linearizado (Fluxo CC)

Atividade proposta

Aplicar os conhecimentos de Sistemas Elétricos de Potência Avançados para modelar um sistema elétrico básico, realizar a análise da rede e calcular o fluxo de potência ativa utilizando o método linearizado (Fluxo CC).

Procedimentos para a realização da atividade

1. INÍCIO DO PROJETO

Abra o software PowerWorld Simulator para iniciar a modelagem do sistema elétrico.

Na barra de ferramentas superior, selecione a opção “File” para acessar as opções de criação ou abertura de um projeto.

A Figura 1 demonstra o acesso ao menu “File” do PowerWorld Simulator, utilizado para iniciar um novo caso de estudo ou carregar uma configuração existente.

A partir dessa opção, o usuário poderá criar o modelo do sistema elétrico, inserindo posteriormente os elementos da rede, como barras, geradores, cargas e linhas de transmissão.

Figura 1 – Tela inicial do PowerWorld Simulator para criação de um novo projeto.
Fonte: Autor.

2. CONFIGURAÇÃO DA BASE

Acesse o menu “File” e selecione a opção “New Case” para iniciar a criação de uma nova base de dados no PowerWorld Simulator.

Ao executar esse comando, será aberta uma nova janela destinada à configuração inicial do caso de estudo, onde serão definidos os parâmetros básicos do sistema elétrico a ser modelado.

Figura 2 – Seleção da opção “New Case” para criação de uma nova base de estudo no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

3. CRIAÇÃO DO MODELO DO SISTEMA ELÉTRICO

Após a criação de um novo caso de estudo, será apresentada uma tela em branco no modo Edit Mode, ambiente destinado à construção e configuração do modelo do sistema elétrico.

Nessa área serão inseridos os elementos da rede, como barras, linhas de transmissão, geradores e cargas, conforme as características do sistema a ser analisado.

Figura 3 – Área de edição para criação do modelo do sistema elétrico no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

4. CONFIGURAÇÃO DA BASE DE POTÊNCIA DO SISTEMA

Nesta etapa, deve-se definir a base de potência utilizada na representação do sistema elétrico em por unidade (pu).

Para realizar essa configuração, acesse o menu “Options” do PowerWorld Simulator e ajuste os parâmetros necessários conforme as características do sistema analisado.

Figura 4 – Acesso às configurações de base de potência no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

5. CONFIGURAÇÃO DAS OPÇÕES DO SIMULADOR

Nesta etapa, acesse o menu “Simulator Options” do PowerWorld Simulator para abrir a janela de configurações do ambiente de simulação.

Essas opções permitem ajustar parâmetros gerais utilizados na modelagem e execução dos estudos de fluxo de potência.

Figura 5 – Acesso ao menu “Simulator Options” do PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

6. CONFIGURAÇÃO DA BASE DE POTÊNCIA DO SISTEMA

Ao acessar o menu “Simulator Options”, uma nova janela será aberta.

Selecione a aba “General” e localize o campo “Assumed MVA Per Unit Base”.

Nesse campo, informe o valor de 100,00 MVA, que será utilizado como base de potência do sistema para os cálculos realizados pelo simulador em valores por unidade (pu).

Figura 6 – Configuração da base de potência no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

7. CONFIGURAÇÃO DO AMBIENTE DE SIMULAÇÃO

Na mesma janela de configurações do Simulator Options, selecione a opção “Environment” para acessar os parâmetros relacionados ao ambiente de simulação do PowerWorld Simulator.

Figura 7 – Acesso às configurações de ambiente do PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

8. CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA DE UNIDADES

Na aba “Environment”, selecione a opção “Metric (SI)” para configurar o sistema de unidades utilizado pelo software.

Após realizar a seleção, clique em “OK” para confirmar as alterações e aplicar as configurações definidas.

Figura 8 – Seleção do sistema de unidades “Metric (SI)” no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

9. CONFIGURAÇÃO DO DIAGRAMA UNIFILAR

Clique novamente no menu “Options” e, em seguida, selecione a opção “Oneline Options” para acessar as configurações de visualização do diagrama unifilar do sistema elétrico.

Figura 9 – Acesso às configurações do diagrama unifilar no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

10. CONFIGURAÇÃO DA VISUALIZAÇÃO DOS FLUXOS DE POTÊNCIA

Na janela “Oneline Options”, selecione a opção “Animated Flows” para habilitar a visualização dinâmica dos fluxos no diagrama unifilar.

Em seguida, marque as opções “Actual MW” e “Mvar Power Flow”, permitindo a exibição dos fluxos de potência ativa e reativa no sistema.

Após realizar as configurações desejadas, clique em “Apply” para aplicar as alterações e, posteriormente, em “OK” para confirmar as configurações.

Figura 10 – Configuração da visualização dos fluxos de potência no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

11. MONTAGEM DO DIAGRAMA UNIFILAR DO SISTEMA

Nesta etapa, inicia-se a representação gráfica do sistema elétrico a ser simulado.

Para isso, acesse o menu “Draw” do PowerWorld Simulator, que disponibiliza as ferramentas necessárias para inserção e organização dos elementos da rede elétrica.

Figura 11 – Acesso às ferramentas de desenho do sistema no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

12. INSERÇÃO DA BARRA DO SISTEMA ELÉTRICO

Nesta etapa, inicia-se a construção do sistema elétrico por meio da inserção das barras que representam os nós da rede.

Para adicionar uma barra ao diagrama unifilar, acesse o menu “Network” e selecione a opção “Bus”.

Após a seleção, a barra poderá ser posicionada no ambiente de edição do PowerWorld Simulator, dando início à montagem do sistema que será utilizado na análise do fluxo de potência.

Figura 12 – Inserção de uma barra no diagrama unifilar do PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

13. CONFIGURAÇÃO DOS PARÂMETROS DA BARRA

Após inserir a barra no diagrama unifilar, clique sobre a área de edição para abrir a janela de configuração do elemento.

Nesta etapa, devem ser definidos os parâmetros elétricos da barra conforme as características do sistema analisado.

Configure a tensão nominal da barra para 138 kV e ajuste os demais campos conforme os valores apresentados na tela de parâmetros.

Figura 13 – Janela de configuração dos parâmetros da barra no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

14. CONFIGURAÇÃO DA BARRA DE REFERÊNCIA (SLACK BUS)

Na janela de configuração da barra, acesse a opção “Bus Information” para realizar a definição do tipo de barra no sistema elétrico.

Selecione a caixa “System Slack Bus” e confirme a alteração clicando em “OK”.

A barra configurada como Slack Bus será utilizada como referência angular do sistema, sendo responsável pelo balanço entre a geração e o consumo de potência durante a solução do fluxo de potência.

Figura 14 – Configuração da barra de referência (System Slack Bus) no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

15. INSERÇÃO E CONFIGURAÇÃO DA SEGUNDA BARRA DO SISTEMA

Nesta etapa, deve-se inserir uma nova barra no sistema elétrico, correspondente à Barra 2.

A nova barra deverá ser configurada com tensão nominal de 138 kV, mantendo a mesma base da barra de referência.

Na configuração da barra, não selecione a opção “System Slack Bus”, pois esta barra não será utilizada como referência do sistema.

Defina a magnitude da tensão como 1 pu e o ângulo de tensão como 30°, conforme apresentado na Figura 15.

Figura 15 – Configuração da segunda barra do sistema no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

16. INSERÇÃO DA LINHA DE TRANSMISSÃO

Nesta etapa, deve-se realizar a interligação entre as barras do sistema elétrico por meio da inserção de uma linha de transmissão.

Para isso, acesse o menu “Draw”, selecione a opção “Network” e, em seguida, clique em “Transmission Line”.

Após selecionar o elemento, conecte a linha de transmissão entre as barras previamente criadas, estabelecendo a conexão necessária para a análise do fluxo de potência.

Figura 16 – Inserção da linha de transmissão entre as barras no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

17. CONFIGURAÇÃO DOS PARÂMETROS DA LINHA DE TRANSMISSÃO

Após selecionar o elemento “Transmission Line”, clique sobre a Barra 1 e arraste até a Barra 2, realizando dois cliques para finalizar a conexão da linha de transmissão.

Ao concluir a ligação, será aberta uma janela de configuração dos parâmetros do elemento.

Informe:

• Resistência (R): 0 pu
• Reatância (X): 0,1 pu

Após inserir os valores, clique em “OK” para confirmar as configurações.

Figura 17 – Configuração dos parâmetros elétricos da linha de transmissão.
Fonte: Autor.

18. INSERÇÃO DOS GERADORES NAS BARRAS DO SISTEMA

Nesta etapa, devem ser inseridos os elementos de geração responsáveis pelo fornecimento de potência ao sistema elétrico.

Para adicionar um gerador no diagrama unifilar, acesse o menu “Draw”, selecione a opção “Network” e, em seguida, clique em “Generator”.

Após selecionar o elemento, posicione os geradores nas Barras 1 e 2, conforme a configuração proposta para o sistema analisado.

Figura 18 – Inserção dos geradores no sistema elétrico utilizando o PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

19. CONFIGURAÇÃO DO GERADOR NA BARRA 1

Após inserir o gerador no sistema, clique sobre a Barra 1 para abrir a janela de configuração do elemento de geração.

No campo “MW Setpoint”, informe o valor 0 MW e, em seguida, clique em “OK” para confirmar a configuração.

Essa definição estabelece o valor inicial de geração ativa associado ao gerador conectado à Barra 1, conforme os parâmetros propostos para a simulação.

Figura 19 – Configuração do gerador conectado à Barra 1.
Fonte: Autor.

20. AJUSTE DA ORIENTAÇÃO DO GERADOR

Caso seja necessário alterar a posição ou orientação do símbolo do gerador no diagrama unifilar, clique duas vezes sobre o elemento de geração para acessar suas propriedades gráficas.

Realize o ajuste do campo de orientação conforme a disposição desejada no modelo do sistema e confirme a alteração.

Figura 20 – Ajuste da orientação gráfica do gerador no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

21. CONEXÃO DOS GERADORES ÀS BARRAS DO SISTEMA

Após configurar os geradores, realize a conexão dos elementos de geração às respectivas barras do sistema elétrico.

Conecte o gerador à Barra 1 e repita o mesmo procedimento para a Barra 2, garantindo que os elementos estejam corretamente integrados ao modelo da rede.

22. VERIFICAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA DE GERAÇÃO

Após a inserção, configuração e conexão dos geradores às barras do sistema, verifique se a representação do modelo está conforme a configuração apresentada na Figura 21.

Essa etapa permite confirmar se os elementos de geração estão corretamente posicionados e conectados ao sistema elétrico antes da execução do fluxo de potência.

Figura 21 – Configuração final dos geradores conectados às barras do sistema.
Fonte: Autor.

23. EXECUÇÃO DO FLUXO DE POTÊNCIA

Após concluir a montagem e configuração do sistema elétrico, deve-se executar o cálculo do fluxo de potência.

Para iniciar a simulação, altere o ambiente do PowerWorld Simulator para o modo de execução (“Run Mode”).

Essa etapa permite que o software realize os cálculos elétricos da rede, determinando os fluxos de potência e as condições operacionais do sistema modelado.

Figura 22 – Seleção do modo “Run Mode” no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

Para configurar os parâmetros necessários à execução do fluxo de potência, acesse novamente o menu “Simulator Options” do PowerWorld Simulator.

24. ACESSO ÀS OPÇÕES DO SIMULADOR

A Figura 23 apresenta o acesso ao menu “Simulator Options” durante a etapa de execução do fluxo de potência.

Essa opção permite realizar ajustes adicionais nos parâmetros do simulador antes da obtenção dos resultados da análise do sistema elétrico.

Figura 23 – Acesso ao menu “Simulator Options” durante a execução da simulação.
Fonte: Autor.

25. CONFIGURAÇÃO DAS OPÇÕES DO FLUXO DE POTÊNCIA CC

Após acessar o menu “Simulator Options”, será aberta uma janela de configuração do simulador.

Selecione a opção “DC Options” e ajuste os parâmetros conforme apresentados na Figura 24.

Essa configuração define as opções utilizadas pelo PowerWorld Simulator para realizar o cálculo do fluxo de potência linearizado (Fluxo CC), considerando as características específicas do modelo de análise.

Figura 24 – Configuração das opções do Fluxo de Potência CC no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

26. EXECUÇÃO DA SIMULAÇÃO DO FLUXO DE POTÊNCIA

Após configurar os parâmetros do fluxo de potência linearizado, execute a simulação no PowerWorld Simulator.

Para isso, acesse o menu “Tools” e selecione a opção “Play” (botão verde), iniciando o processamento dos cálculos pelo simulador.

Essa etapa permite que o software execute a solução do fluxo de potência e apresente os resultados operacionais do sistema elétrico modelado.

Figura 25 – Execução da simulação utilizando o comando “Play” no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

27. ANÁLISE DOS RESULTADOS DO FLUXO DE POTÊNCIA

Após a execução da simulação, é possível consultar as grandezas elétricas calculadas pelo PowerWorld Simulator.

Para obter os valores de potência e demais variáveis do sistema, clique sobre o elemento de interesse.

As informações de fluxo de potência podem ser obtidas selecionando as linhas de transmissão, enquanto os valores de tensão e ângulo das barras podem ser verificados diretamente nos elementos de barra do sistema.

Figura 26 – Visualização das variáveis elétricas no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor.

28. REGISTRO DA POTÊNCIA TRANSMITIDA NA LINHA

Após a execução do fluxo de potência, registre o valor da potência transmitida pela linha de transmissão obtido diretamente no PowerWorld Simulator.

Esse valor será utilizado posteriormente para comparação com o resultado calculado pelo modelo teórico do fluxo de potência linearizado.

29. CÁLCULO TEÓRICO DA POTÊNCIA TRANSMITIDA

Com base nos parâmetros elétricos da linha de transmissão e nos valores de tensão e ângulo das barras, realize o cálculo teórico da potência transmitida utilizando as equações do modelo de fluxo de potência linearizado (Fluxo CC).

Compare o valor obtido pelo cálculo matemático com o resultado apresentado pelo simulador, verificando a coerência entre a modelagem computacional e a fundamentação teórica.

AVALIANDO OS RESULTADOS

Ao finalizar a atividade, o estudante deverá apresentar os resultados obtidos durante a modelagem e análise do sistema elétrico, contemplando:

• ✓ Sistema elétrico modelado no PowerWorld Simulator;
• ✓ Valor da potência transmitida pela linha de transmissão obtido por meio da simulação computacional;
• ✓ Valor da potência transmitida pela linha de transmissão calculado por meio da formulação teórica do Fluxo de Potência Linearizado (Fluxo CC).

CHECKLIST

• ✓ Software PowerWorld Simulator aberto e novo caso de estudo criado;
• ✓ Parâmetros iniciais do simulador configurados, incluindo base de potência e sistema de unidades;
• ✓ Ambiente de simulação e opções de visualização do diagrama unifilar configurados;
• ✓ Sistema elétrico modelado no software, com inserção das barras, linha de transmissão e elementos de geração;
• ✓ Barra de referência (Slack Bus) configurada corretamente;
• ✓ Parâmetros elétricos dos elementos da rede definidos conforme o modelo proposto;
• ✓ Fluxo de potência linearizado (Fluxo CC) configurado e executado no PowerWorld Simulator;
• ✓ Resultados da simulação obtidos, incluindo potência transmitida pela linha de transmissão;
• ✓ Potência transmitida pela linha calculada teoricamente utilizando o modelo do Fluxo CC;
• ✓ Resultados da simulação comparados com os valores obtidos pela formulação teórica.

RESULTADOS

Resultados do experimento

Ao final desta aula prática, você deverá entregar um relatório em Word.

O relatório deverá conter:

• ✓ Objetivo da prática;
• ✓ Descrição do sistema elétrico modelado no PowerWorld Simulator;
• ✓ Configuração dos parâmetros das barras, linha de transmissão e elementos de geração;
• ✓ Representação do sistema elétrico desenvolvido no software;
• ✓ Resultado do fluxo de potência linearizado (Fluxo CC) obtido por simulação;
• ✓ Cálculo teórico da potência transmitida pela linha de transmissão;
• ✓ Comparação entre os resultados obtidos pela simulação e pela teoria;
• ✓ Discussão dos resultados;
• ✓ Conclusão da atividade.

Resultados de Aprendizagem

Ao final desta prática, o estudante será capaz de compreender os fundamentos do fluxo de potência linearizado (Fluxo CC) aplicado à modelagem e análise de sistemas elétricos de potência.

Além disso, será capaz de representar um sistema elétrico básico no ambiente computacional, configurar os parâmetros das barras, linhas de transmissão e elementos de geração, bem como executar a simulação do fluxo de potência utilizando o PowerWorld Simulator.

O estudante também desenvolverá habilidades na interpretação dos resultados obtidos pela simulação, analisando os valores de potência transmitida pela rede e relacionando-os com os conceitos matemáticos do modelo linearizado.

Espera-se ainda que o estudante realize os procedimentos de modelagem e análise de forma organizada e criteriosa, verificando a correta configuração do sistema, a consistência dos resultados computacionais e a comparação entre os valores obtidos pelo software e os cálculos teóricos, desenvolvendo autonomia e rigor técnico na resolução de problemas relacionados aos sistemas elétricos de potência.