Aula Prática Sistemas Elétricos de Potência Avançados

Aula Prática Sistemas Elétricos de Potência Avançados

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA AVANÇADOS
Unidade: Unidade 1 – Modelagem do Fluxo de Carga
Aula: 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:Público 3
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. Além disso, a Barra 1 está
conectada à Barra 3 por uma linha com impedância j0,05 pu, enquanto 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:Público 4
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 −j5pu, que o GNU Octave apresenta na forma
retangular como: Y = 0 – 5i
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 ou Y = 0 – 5.0000i ou 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 matemáticaPúblico 5
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:Público 6
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, enquanto 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.Público 7
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, …, Y33Y 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:Público 8
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 6:
Figura 8 – Representação gráfica da esparsidade da matriz Ybus utilizando o comando spy no
Octave
Fonte: Autor
Checklist:
✓ Instalar corretamente o GNU Octave.Público 9
✓ 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.Público 10
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA AVANÇADOS
Unidade: Unidade 1 – Modelagem do Fluxo de Carga
Aula: 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;
• Utilizar o PowerWorld Simulator para realizar a modelagem, simulação e análise do
comportamento operacional de sistemas elétricos de potência;
• Relacionar os conceitos teóricos do fluxo de carga com os resultados obtidos na simulação
computacional do sistema elétrico.
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 1Público 11
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.Público 12
A Figura 2 apresenta o menu “File” do PowerWorld Simulator com a opção “New Case”
selecionada. Essa função permite criar uma nova base de simulação, iniciando o processo de
modelagem do sistema elétrico de potência que será utilizado no estudo do fluxo de potência
linearizado.
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.
A Figura X apresenta o ambiente de edição (Edit Mode) do PowerWorld Simulator após a
criação de um novo caso. Essa área permite a inserção dos componentes elétricos e a
montagem gráfica do sistema que será utilizado na análise do fluxo de potência linearizado.
Figura 3 – Área de edição para criação do modelo do sistema elétrico no PowerWorld SimulatorPúblico 13
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.
A Figura 4 apresenta o menu “Options” do PowerWorld Simulator, utilizado para acessar as
configurações gerais da simulação. Nesta etapa, será definida a base de potência do sistema
em valores por unidade (pu), parâmetro fundamental para a padronização dos cálculos
elétricos.
Figura 4 – Acesso às configurações de base de potência no PowerWorld SimulatorPúblico 14
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.
A Figura 5 apresenta o menu de acesso às opções de configuração do simulador (Simulator
Options) no PowerWorld Simulator. Essa janela permite definir parâmetros gerais da simulação,
que serão utilizados durante a modelagem e análise do sistema elétrico 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).
A Figura 6 apresenta a janela de configuração Simulator Options, na aba General, destacando o
campo “Assumed MVA Per Unit Base”, onde é definida a base de potência utilizada na
representação do sistema elétrico. O valor de 100 MVA é uma referência usual em estudos de
sistemas de potência e será empregado nos cálculos do fluxo de potência linearizado.
Figura 6 – Configuração da base de potência no PowerWorld SimulatorPúblico 15
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.
A Figura 7 apresenta a janela Simulator Options com a seleção da aba “Environment”, utilizada
para configurar parâmetros relacionados ao ambiente de execução da simulação. Essas
configurações complementam a preparação do software para a modelagem e análise do
sistema elétrico de potência.
Figura 7 – Acesso às configurações de ambiente do PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
8. CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA DE UNIDADESPúblico 16
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.
A Figura 8 apresenta a configuração do sistema de unidades na aba “Environment” do
PowerWorld Simulator. A opção “Metric (SI)” define a utilização do Sistema Internacional de
Unidades, padronizando a representação das grandezas elétricas e físicas utilizadas durante a
modelagem e análise do sistema.
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.
A Figura 9 apresenta o acesso ao menu “Oneline Options” do PowerWorld Simulator, utilizado
para configurar a forma de representação gráfica do sistema elétrico no diagrama unifilar. Essas
opções permitem ajustar aspectos de visualização dos elementos da rede durante a montagem
e análise do fluxo de potência.
Figura 9 – Acesso às configurações do diagrama unifilar no PowerWorld SimulatorPúblico 17
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.
A Figura 10 apresenta a janela “Oneline Options”, na qual são configuradas as opções de
visualização dos fluxos de potência no diagrama unifilar. A seleção de “Animated Flows”,
“Actual MW” e “Mvar Power Flow” permite acompanhar graficamente a transferência de
potência ativa e reativa entre os elementos do sistema elétrico.
Figura 10 – Configuração da visualização dos fluxos de potência no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
11. MONTAGEM DO DIAGRAMA UNIFILAR DO SISTEMAPúblico 18
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.
A Figura 11 apresenta o menu “Draw” do PowerWorld Simulator, utilizado para realizar a
montagem gráfica do sistema elétrico. Por meio dessas ferramentas, é possível inserir os
componentes da rede, como barras, linhas de transmissão, geradores e cargas, formando o
diagrama unifilar utilizado na simulação.
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.
A Figura 12 apresenta o procedimento de inserção de uma barra (Bus) no ambiente de
modelagem do PowerWorld Simulator. As barras representam os pontos de conexão do sistema
elétrico, onde são associados elementos como geradores, cargas e linhas de transmissão.
Figura 12 – Inserção de uma barra no diagrama unifilar do PowerWorld SimulatorPúblico 19
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.
A Figura 13 apresenta a janela de configuração dos parâmetros de uma barra no PowerWorld
Simulator. Nessa etapa são definidos dados elétricos importantes, como a tensão nominal do
barramento, que neste estudo será considerada igual a 138 kV, além de outros parâmetros
necessários para a modelagem do sistema elétrico.
Figura 13 – Janela de configuração dos parâmetros da barra no PowerWorld SimulatorPúblico 20
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.
A Figura 14 apresenta a janela “Bus Information”, destacando a opção “System Slack Bus”,
utilizada para definir a barra de referência do sistema elétrico. Essa configuração estabelece a
barra responsável por fornecer a referência de ângulo de tensão e pelo ajuste do balanço de
potência durante os cálculos do fluxo de carga.Público 21
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.
A Figura 15 apresenta a janela de configuração da segunda barra do sistema elétrico.
Diferentemente da barra de referência, esta barra não possui a função de Slack Bus, sendo
definida com tensão de 1 pu e ângulo de 30° para compor o modelo utilizado na análise do fluxo
de potência linearizado.Público 22
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.
A Figura 16 apresenta o procedimento de inserção de uma linha de transmissão no diagrama
unifilar do PowerWorld Simulator. Esse elemento representa o ramo elétrico responsável pela
conexão entre as barras do sistema, permitindo o fluxo de potência entre os nós da rede.
Figura 16 – Inserção da linha de transmissão entre as barras no PowerWorld SimulatorPúblico 23
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 a resistência (R) da linha como 0 pu e a reatância (X) como 0,1 pu. Após inserir os
valores, clique em “OK” para confirmar as configurações.
A Figura 17 apresenta a janela de configuração da linha de transmissão inserida entre as barras
do sistema. Nessa etapa são definidos os valores de resistência e reatância do elemento,
parâmetros utilizados pelo PowerWorld Simulator para realizar os cálculos do fluxo de potência.
Figura 17 – Configuração dos parâmetros elétricos da linha de transmissãoPúblico 24
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.
A Figura 18 apresenta o procedimento de inserção dos geradores no diagrama unifilar do
PowerWorld Simulator. Os geradores representam as fontes de potência ativa e reativa do
sistema, sendo elementos fundamentais para a análise do fluxo de potência.
Figura 18 – Inserção dos geradores no sistema elétrico utilizando o PowerWorld SimulatorPúblico 25
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 “MV Setpoint”, informe o valor 0 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.
A Figura 19 apresenta a janela de configuração do gerador associado à Barra 1 no PowerWorld
Simulator. O campo “MW Setpoint” (potência ativa de referência do gerador) é configurado com
valor igual a 0 MW, conforme definido para o modelo analisado.
Figura 19 – Configuração do gerador conectado à Barra 1Público 26
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.
A Figura 20 apresenta a janela de configuração utilizada para ajustar a orientação do símbolo
do gerador no diagrama unifilar. Essa alteração tem finalidade visual, permitindo organizar a
representação gráfica do sistema elétrico de forma adequada.
Figura 20 – Ajuste da orientação gráfica do gerador no PowerWorld SimulatorPúblico 27
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.
A Figura 21 apresenta a configuração final dos elementos de geração no diagrama unifilar do
PowerWorld Simulator. Observa-se a conexão dos geradores às respectivas barras do sistema,
conforme os parâmetros definidos nas etapas anteriores da modelagem.
Figura 21 – Configuração final dos geradores conectados às barras do sistemaPúblico 28
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.
A Figura 22 apresenta a seleção do modo “Run Mode” no PowerWorld Simulator, utilizado para
executar a simulação do sistema elétrico após a etapa de modelagem. Nesse modo, o software
realiza os cálculos do fluxo de potência e permite a análise dos resultados obtidos.
Figura 22 – Seleção do modo Run Mode no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
24. ACESSO ÀS OPÇÕES DO SIMULADOR
Para configurar os parâmetros necessários à execução do fluxo de potência, acesse novamente
o menu “Simulator Options” do PowerWorld Simulator.Público 29
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.
A Figura 24 apresenta a janela “DC Options” do PowerWorld Simulator, utilizada para configurar
os parâmetros do método de fluxo de potência linearizado. Essa etapa prepara o simulador para
realizar os cálculos de potência ativa e análise do comportamento do sistema elétrico utilizando
o modelo CC.
Figura 24 – Configuração das opções do Fluxo de Potência CC no PowerWorld SimulatorPúblico 30
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.
A Figura 25 apresenta o comando “Play” localizado no menu “Tools” do PowerWorld Simulator,
utilizado para iniciar a execução da simulação. Após esse comando, o software realiza os
cálculos do fluxo de potência conforme as configurações definidas anteriormente.
Figura 25 – Execução da simulação utilizando o comando Play no PowerWorld Simulator
Fonte: AutorPúblico 31
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.
A Figura 26 apresenta a consulta dos resultados obtidos após a solução do fluxo de potência. O
PowerWorld Simulator permite visualizar as grandezas elétricas associadas aos elementos da
rede, como fluxos de potência nas linhas de transmissão e valores de tensão nas barras 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 utilizadoPúblico 32
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.Público 33
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.Público 34
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA AVANÇADOS
Unidade: Unidade 1 – Modelagem do Fluxo de Carga.
Aula: Aula 4 – Implementação Computacional para Resolução de Fluxo de Carga.
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
 Montar o sistema elétrico de potência no PowerWorld Simulator a partir dos parâmetros
fornecidos;
 Realizar a simulação do fluxo de carga para obtenção das grandezas elétricas do sistema;
 Calcular e interpretar o perfil de tensão das barras utilizando os resultados obtidos na
simulação;
 Relacionar a resolução computacional do fluxo de carga com a análise 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 e Análise do Perfil de Tensão.Público 35
Atividade proposta:
Aplicar os conhecimentos de Sistemas Elétricos de Potência Avançados para modelar um
sistema elétrico no PowerWorld Simulator, realizar a resolução do fluxo de carga e analisar o
perfil de tensão das barras do sistema.
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.
A Figura 2 apresenta o menu “File” do PowerWorld Simulator com a opção “New Case”
selecionada. Essa função permite criar uma nova base de simulação, iniciando o processo dePúblico 36
modelagem do sistema elétrico de potência que será utilizado no estudo do fluxo de potência
linearizado.
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.
A Figura X apresenta o ambiente de edição (Edit Mode) do PowerWorld Simulator após a
criação de um novo caso. Essa área permite a inserção dos componentes elétricos e a
montagem gráfica do sistema que será utilizado na análise do fluxo de potência linearizado.
Figura 3 – Área de edição para criação do modelo do sistema elétrico no PowerWorld SimulatorPúblico 37
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.
A Figura 4 apresenta o menu “Options” do PowerWorld Simulator, utilizado para acessar as
configurações gerais da simulação. Nesta etapa, será definida a base de potência do sistema
em valores por unidade (pu), parâmetro fundamental para a padronização dos cálculos
elétricos.
Figura 4 – Acesso às configurações de base de potência no PowerWorld SimulatorPúblico 38
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.
A Figura 5 apresenta o menu de acesso às opções de configuração do simulador (Simulator
Options) no PowerWorld Simulator. Essa janela permite definir parâmetros gerais da simulação,
que serão utilizados durante a modelagem e análise do sistema elétrico 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).
A Figura 6 apresenta a janela de configuração Simulator Options, na aba General, destacando o
campo “Assumed MVA Per Unit Base”, onde é definida a base de potência utilizada na
representação do sistema elétrico. O valor de 100 MVA é uma referência usual em estudos de
sistemas de potência e será empregado nos cálculos do fluxo de potência linearizado.
Figura 6 – Configuração da base de potência no PowerWorld SimulatorPúblico 39
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.
A Figura 7 apresenta a janela Simulator Options com a seleção da aba “Environment”, utilizada
para configurar parâmetros relacionados ao ambiente de execução da simulação. Essas
configurações complementam a preparação do software para a modelagem e análise do
sistema elétrico de potência.
Figura 7 – Acesso às configurações de ambiente do PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
8. CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA DE UNIDADESPúblico 40
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.
A Figura 8 apresenta a configuração do sistema de unidades na aba “Environment” do
PowerWorld Simulator. A opção “Metric (SI)” define a utilização do Sistema Internacional de
Unidades, padronizando a representação das grandezas elétricas e físicas utilizadas durante a
modelagem e análise do sistema.
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.
A Figura 9 apresenta o acesso ao menu “Oneline Options” do PowerWorld Simulator, utilizado
para configurar a forma de representação gráfica do sistema elétrico no diagrama unifilar. Essas
opções permitem ajustar aspectos de visualização dos elementos da rede durante a montagem
e análise do fluxo de potência.
Figura 9 – Acesso às configurações do diagrama unifilar no PowerWorld SimulatorPúblico 41
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.
A Figura 10 apresenta a janela “Oneline Options”, na qual são configuradas as opções de
visualização dos fluxos de potência no diagrama unifilar. A seleção de “Animated Flows”,
“Actual MW” e “Mvar Power Flow” permite acompanhar graficamente a transferência de
potência ativa e reativa entre os elementos do sistema elétrico.
Figura 10 – Configuração da visualização dos fluxos de potência no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
11. MONTAGEM DO DIAGRAMA UNIFILAR DO SISTEMAPúblico 42
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.
A Figura 11 apresenta o menu “Draw” do PowerWorld Simulator, utilizado para realizar a
montagem gráfica do sistema elétrico. Por meio dessas ferramentas, é possível inserir os
componentes da rede, como barras, linhas de transmissão, geradores e cargas, formando o
diagrama unifilar utilizado na simulação.
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.
A Figura 12 apresenta o procedimento de inserção de uma barra (Bus) no ambiente de
modelagem do PowerWorld Simulator. As barras representam os pontos de conexão do sistema
elétrico, onde são associados elementos como geradores, cargas e linhas de transmissão.
Figura 12 – Inserção de uma barra no diagrama unifilar do PowerWorld SimulatorPúblico 43
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.
A Figura 13 apresenta a janela de configuração dos parâmetros de uma barra no PowerWorld
Simulator. Nessa etapa são definidos dados elétricos importantes, como a tensão nominal do
barramento, que neste estudo será considerada igual a 138 kV, além de outros parâmetros
necessários para a modelagem do sistema elétrico.
Figura 13 – Janela de configuração dos parâmetros da barra no PowerWorld SimulatorPúblico 44
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.
A Figura 14 apresenta a janela “Bus Information”, destacando a opção “System Slack Bus”,
utilizada para definir a barra de referência do sistema elétrico. Essa configuração estabelece a
barra responsável por fornecer a referência de ângulo de tensão e pelo ajuste do balanço de
potência durante os cálculos do fluxo de carga.Público 45
Figura 14 – Configuração da barra de referência (System Slack Bus) no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
15. INSERÇÃO DAS DEMAIS BARRAS DO SISTEMA
Após a criação da barra de referência, devem ser inseridas as demais barras que irão compor o
sistema elétrico analisado. Crie as Barras 2, 3 e 4, todas com tensão nominal de 138 kV.
Durante a configuração dessas barras, não selecione a opção “System Slack Bus”, pois somente
a barra de referência definida anteriormente deve exercer essa função no sistema. Após realizar
as configurações, clique em “OK” para confirmar a inserção dos elementos.
Figura 15 – Configuração das demais barras do sistema no PowerWorld SimulatorPúblico 46
Fonte: Autor
Observação:
Apenas uma barra do sistema elétrico deve ser definida como System Slack Bus, sendo esta
responsável pela referência angular do sistema e pelo balanço de potência ativa e reativa
durante os estudos de fluxo de potência. As demais barras devem permanecer sem essa
seleção, conforme configurado na Figura 15.
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.Público 47
A Figura 16 apresenta o procedimento de inserção de uma linha de transmissão no diagrama
unifilar do PowerWorld Simulator. Esse elemento representa o ramo elétrico responsável pela
conexão entre as barras do sistema, permitindo o fluxo de potência entre os nós da rede.
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”, realize a conexão entre as barras do sistema
conforme a sequência indicada na atividade. Inicialmente, clique sobre a Barra 1 e arraste até a
Barra 2, realizando dois cliques para finalizar a inserção da linha de transmissão.
Ao concluir a ligação, será aberta uma janela de configuração dos parâmetros do elemento.
Informe a resistência (R) da linha como 0,1 pu e a reatância (X) como 0,1 pu. Após inserir os
valores, clique em “OK” para confirmar as configurações.
Repita o mesmo procedimento para inserir as demais linhas de transmissão do sistema,
realizando as conexões entre as Barras 2 e 3 e entre as Barras 3 e 4, mantendo os mesmos
valores de resistência e reatância para todos os elementos.
A Figura 17 apresenta a configuração da linha de transmissão inserida entre as barras do
sistema. Nesta etapa são definidos os parâmetros elétricos dos elementos de transmissão, que
serão utilizados pelo PowerWorld Simulator nos cálculos de fluxo de potência e na posterior
montagem da matriz de admitância nodal (Ybus).
Figura 17 – Configuração dos parâmetros elétricos da linha de transmissãoPúblico 48
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.
A Figura 18 apresenta o procedimento de inserção dos geradores no diagrama unifilar do
PowerWorld Simulator. Os geradores representam as fontes de potência ativa e reativa do
sistema, sendo elementos fundamentais para a análise do fluxo de potência.
Figura 18 – Inserção dos geradores no sistema elétrico utilizando o PowerWorld SimulatorPúblico 49
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 “MV Setpoint”, informe o valor 0 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.
A Figura 19 apresenta a janela de configuração do gerador associado à Barra 1 no PowerWorld
Simulator. O campo “MW Setpoint” (potência ativa de referência do gerador) é configurado com
valor igual a 0 MW, conforme definido para o modelo analisado.
Figura 19 – Configuração do gerador conectado à Barra 1Público 50
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.
A Figura 20 apresenta a janela de configuração utilizada para ajustar a orientação do símbolo
do gerador no diagrama unifilar. Essa alteração tem finalidade visual, permitindo organizar a
representação gráfica do sistema elétrico de forma adequada.
Figura 20 – Ajuste da orientação gráfica do gerador no PowerWorld SimulatorPúblico 51
Fonte: Autor
21. CONEXÃO DO GERADOR À BARRA DO SISTEMA
Após configurar o gerador, realize a conexão do elemento de geração à Barra 1 do sistema
elétrico. Certifique-se de que o gerador esteja corretamente associado à barra, garantindo sua
integração ao modelo da rede para a realização dos estudos de fluxo de potência e da
montagem da matriz de admitância nodal (Ybus).
22. INSERÇÃO DA CARGA NA BARRA 4
Após concluir a conexão do gerador ao sistema, insira uma carga na Barra 4. Para isso, acesse
o menu Network e selecione a opção Load.
Em seguida, clique sobre a Barra 4 para inserir o elemento de carga no sistema elétrico. Ao
realizar a inserção, será aberta a janela de configuração da carga, na qual serão definidos os
parâmetros elétricos do elemento nas etapas seguintes.
Figura 21 – Inserção de uma carga na Barra 4 utilizando o PowerWorld Simulator.Público 52
Fonte: Autor
23. CONFIGURAÇÃO DOS PARÂMETROS DA CARGA
Após inserir a carga na Barra 4, clique sobre ela para abrir a janela de configuração de seus
parâmetros elétricos.
Na janela apresentada, informe a potência ativa (P) como 50 MW e a potência reativa (Q) como
10 MVAr. Após inserir os valores, clique em “OK” para confirmar a configuração da carga.
A Figura 22 – Configuração da carga no PowerWorld Simulator, destacando os campos
utilizados para a definição das potências ativa e reativa do elemento.Público 53
Fonte: Autor
24. VERIFICAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO DA CARGA
Após concluir a configuração dos parâmetros da carga, verifique se os valores informados
correspondem aos especificados na atividade. A carga conectada à Barra 4 deve apresentar
potência ativa de 50 MW e potência reativa de 10 MVAr, conforme definido na etapa anterior.
A Figura 23 – Configuração final da carga no PowerWorld Simulator, servindo como referência
para conferência dos parâmetros antes da execução das análises do sistema elétrico.
Fonte: Autor
25. EXECUÇÃO DO FLUXO DE POTÊNCIAPúblico 54
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.
A Figura 24 apresenta a seleção do modo “Run Mode” no PowerWorld Simulator, utilizado para
executar a simulação do sistema elétrico após a etapa de modelagem. Nesse modo, o software
realiza os cálculos do fluxo de potência e permite a análise dos resultados obtidos.
Figura 24 – Seleção do modo Run Mode no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
26. ACESSO ÀS OPÇÕES DO SIMULADOR
Para configurar os parâmetros necessários à execução do fluxo de potência, acesse novamente
o menu “Simulator Options” do PowerWorld Simulator.
A Figura 25 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 25 – Acesso ao menu Simulator Options durante a execução da simulaçãoPúblico 55
Fonte: Autor
27. 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 26.
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.
A Figura 24 apresenta a janela “DC Options” do PowerWorld Simulator, utilizada para configurar
os parâmetros do método de fluxo de potência linearizado. Essa etapa prepara o simulador para
realizar os cálculos de potência ativa e análise do comportamento do sistema elétrico utilizando
o modelo CC.
Figura 26 – Configuração das opções do Fluxo de Potência CC no PowerWorld SimulatorPúblico 56
Fonte: Autor
28. 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.
A Figura 27 apresenta o comando “Play” localizado no menu “Tools” do PowerWorld Simulator,
utilizado para iniciar a execução da simulação. Após esse comando, o software realiza os
cálculos do fluxo de potência conforme as configurações definidas anteriormente.
Figura 27 – Execução da simulação utilizando o comando Play no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
29. ANÁLISE DOS RESULTADOS DO FLUXO DE POTÊNCIAPúblico 57
Após a execução da simulação, consulte os resultados obtidos para cada barra do sistema
elétrico. Para isso, clique sobre cada uma das barras (1, 2, 3 e 4) para abrir a janela de
informações correspondente.
Em seguida, registre os valores de tensão (Voltage) e ângulo (Angle) apresentados pelo
PowerWorld Simulator para cada barra. Esses dados serão utilizados nas etapas posteriores da
atividade para análise do comportamento do sistema elétrico e comparação com os resultados
obtidos por meio da matriz de admitância nodal (Ybus).
Figura 28 – Visualização das variáveis elétricas no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
30. ELABORAÇÃO DA TABELA E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Com os valores obtidos na simulação, elabore uma tabela contendo as informações de tensão
(pu) e ângulo (°) das Barras 1, 2, 3 e 4.
Após a organização dos dados, realize uma análise dos resultados, verificando o
comportamento das tensões ao longo do sistema elétrico. Observe as variações de magnitude e
ângulo entre as barras, identificando possíveis quedas de tensão decorrentes da transmissãoPúblico 58
de potência e comentando a influência da carga conectada à Barra 4 sobre o perfil de tensão da
rede.
A Tabela 1 deverá apresentar os valores obtidos na simulação, servindo de base para as
análises e conclusões desta atividade prática.
Avaliando os resultados:
Com base nos valores de tensão e ângulo obtidos para as Barras 1, 2, 3 e 4, analise o
comportamento do sistema elétrico após a execução do fluxo de potência. Verifique se os níveis
de tensão permanecem dentro de limites adequados e observe como a presença da carga
conectada à Barra 4 influencia o perfil de tensão da rede.
Na análise, procure responder aos seguintes questionamentos:
 As tensões das barras permaneceram próximas do valor nominal?
 Houve redução gradual da tensão ao longo das barras do sistema?
 Como os ângulos de tensão variaram entre as barras?
 Os resultados obtidos são coerentes com a topologia da rede e com a posição da
carga?
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 quatro barras, linhas de
transmissão, gerador e carga;
✓ Barra de referência (Slack Bus) configurada corretamente e demais barras inseridas sem
essa configuração;
✓ Parâmetros elétricos das linhas de transmissão, do gerador e da carga definidos
conforme o modelo proposto;
✓ Fluxo de potência executado no PowerWorld Simulator;
✓ Valores de tensão e ângulo das Barras 1, 2, 3 e 4 obtidos por meio da simulação;
✓ Tabela com os resultados de tensão e ângulo elaborada;
✓ Resultados da simulação analisados, avaliando o comportamento das tensões e dos
ângulos ao longo do sistema elétrico e sua relação com a matriz de admitância nodal
(Ybus).Público 59
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, linhas de transmissão, gerador e carga.
✓ Representação do sistema elétrico desenvolvido no software.
✓ Resultado do fluxo de potência obtido por simulação.
✓ Tabela contendo os valores de tensão e ângulo das Barras 1, 2, 3 e 4.
✓ Análise dos resultados da simulação, destacando o comportamento das tensões e dos ângulos
no sistema elétrico.
✓ Discussão dos resultados, relacionando-os com a modelagem da matriz de admitância nodal
(Ybus).
✓ Conclusão da atividade.
Resultados de Aprendizagem:
Ao final desta prática, o estudante será capaz de compreender a aplicação da matriz de
admitância nodal (Ybus) na modelagem e análise de sistemas elétricos de potência. Além disso,
será capaz de representar um sistema elétrico de quatro barras no ambiente computacional,
configurar os parâmetros das barras, linhas de transmissão, gerador e carga, 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 tensão e ângulo das barras do sistema e relacionando-os ao
comportamento elétrico da rede e à influência da carga conectada ao sistema. Espera-se ainda
que 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
coerência entre a modelagem desenvolvida e os resultados obtidos, desenvolvendo autonomia e
rigor técnico na resolução de problemas relacionados aos sistemas elétricos de potência.Público 60
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA AVANÇADOS
Unidade: Unidade 3 – Estabilidade no Sistema Elétrico de Potência.
Aula: Aula 11 – Estabilidade e Colapso de Tensão.
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
• Montar o sistema elétrico de potência no PowerWorld Simulator a partir dos parâmetros
fornecidos;
• Realizar a simulação do fluxo de potência para obtenção das grandezas elétricas do sistema;
• Inserir um capacitor em série na rede elétrica e avaliar sua influência sobre o comportamento
das tensões nas barras do sistema;
• Comparar o perfil de tensão das barras antes e após a aplicação da compensação série;
• Analisar os resultados obtidos relacionando a compensação série aos conceitos de
estabilidade de tensão em 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
Análise da Estabilidade de Tensão com Compensação Série.Público 61
Atividade proposta:
O Aplicar os conhecimentos de Sistemas Elétricos de Potência Avançados para modelar um
sistema elétrico, realizar a análise da estabilidade de tensão e avaliar o perfil de tensão das
barras por meio do fluxo de potência, comparando os resultados obtidos antes e após a
inserção de capacitores em série nas linhas de transmissão.
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.
A Figura 2 apresenta o menu “File” do PowerWorld Simulator com a opção “New Case”
selecionada. Essa função permite criar uma nova base de simulação, iniciando o processo dePúblico 62
modelagem do sistema elétrico de potência que será utilizado no estudo do fluxo de potência
linearizado.
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.
A Figura X apresenta o ambiente de edição (Edit Mode) do PowerWorld Simulator após a
criação de um novo caso. Essa área permite a inserção dos componentes elétricos e a
montagem gráfica do sistema que será utilizado na análise do fluxo de potência linearizado.
Figura 3 – Área de edição para criação do modelo do sistema elétrico no PowerWorld SimulatorPúblico 63
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.
A Figura 4 apresenta o menu “Options” do PowerWorld Simulator, utilizado para acessar as
configurações gerais da simulação. Nesta etapa, será definida a base de potência do sistema
em valores por unidade (pu), parâmetro fundamental para a padronização dos cálculos
elétricos.
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.
A Figura 5 apresenta o menu de acesso às opções de configuração do simulador (Simulator
Options) no PowerWorld Simulator. Essa janela permite definir parâmetros gerais da simulação,
que serão utilizados durante a modelagem e análise do sistema elétrico de potência.
Figura 5 – Acesso ao menu Simulator Options do PowerWorld SimulatorPúblico 64
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).
A Figura 6 apresenta a janela de configuração Simulator Options, na aba General, destacando o
campo “Assumed MVA Per Unit Base”, onde é definida a base de potência utilizada na
representação do sistema elétrico. O valor de 100 MVA é uma referência usual em estudos de
sistemas de potência e será empregado nos cálculos do fluxo de potência linearizado.
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.Público 65
A Figura 7 apresenta a janela Simulator Options com a seleção da aba “Environment”, utilizada
para configurar parâmetros relacionados ao ambiente de execução da simulação. Essas
configurações complementam a preparação do software para a modelagem e análise do
sistema elétrico de potência.
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.
A Figura 8 apresenta a configuração do sistema de unidades na aba “Environment” do
PowerWorld Simulator. A opção “Metric (SI)” define a utilização do Sistema Internacional de
Unidades, padronizando a representação das grandezas elétricas e físicas utilizadas durante a
modelagem e análise do sistema.
Figura 8 – Seleção do sistema de unidades Metric (SI) no PowerWorld SimulatorPúblico 66
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.
A Figura 9 apresenta o acesso ao menu “Oneline Options” do PowerWorld Simulator, utilizado
para configurar a forma de representação gráfica do sistema elétrico no diagrama unifilar. Essas
opções permitem ajustar aspectos de visualização dos elementos da rede durante a montagem
e análise do fluxo de potência.
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.
A Figura 10 apresenta a janela “Oneline Options”, na qual são configuradas as opções de
visualização dos fluxos de potência no diagrama unifilar. A seleção de “Animated Flows”,
“Actual MW” e “Mvar Power Flow” permite acompanhar graficamente a transferência de
potência ativa e reativa entre os elementos do sistema elétrico.
Figura 10 – Configuração da visualização dos fluxos de potência no PowerWorld SimulatorPúblico 67
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.
A Figura 11 apresenta o menu “Draw” do PowerWorld Simulator, utilizado para realizar a
montagem gráfica do sistema elétrico. Por meio dessas ferramentas, é possível inserir os
componentes da rede, como barras, linhas de transmissão, geradores e cargas, formando o
diagrama unifilar utilizado na simulação.
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”.Público 68
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.
A Figura 12 apresenta o procedimento de inserção de uma barra (Bus) no ambiente de
modelagem do PowerWorld Simulator. As barras representam os pontos de conexão do sistema
elétrico, onde são associados elementos como geradores, cargas e linhas de transmissão.
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.
A Figura 13 apresenta a janela de configuração dos parâmetros de uma barra no PowerWorld
Simulator. Nessa etapa são definidos dados elétricos importantes, como a tensão nominal do
barramento, que neste estudo será considerada igual a 138 kV, além de outros parâmetros
necessários para a modelagem do sistema elétrico.
Figura 13 – Janela de configuração dos parâmetros da barra no PowerWorld SimulatorPúblico 69
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.
A Figura 14 apresenta a janela “Bus Information”, destacando a opção “System Slack Bus”,
utilizada para definir a barra de referência do sistema elétrico. Essa configuração estabelece a
barra responsável por fornecer a referência de ângulo de tensão e pelo ajuste do balanço de
potência durante os cálculos do fluxo de carga.Público 70
Figura 14 – Configuração da barra de referência (System Slack Bus) no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
15. INSERÇÃO DAS DEMAIS BARRAS DO SISTEMA
Após a criação da barra de referência, devem ser inseridas as demais barras que irão compor o
sistema elétrico analisado. Crie as Barras 2, 3 e 4, todas com tensão nominal de 138 kV.
Durante a configuração dessas barras, não selecione a opção “System Slack Bus”, pois somente
a barra de referência definida anteriormente deve exercer essa função no sistema. Após realizar
as configurações, clique em “OK” para confirmar a inserção dos elementos.
Figura 15 – Configuração das demais barras do sistema no PowerWorld SimulatorPúblico 71
Fonte: Autor
Observação:
Apenas uma barra do sistema elétrico deve ser definida como System Slack Bus, sendo esta
responsável pela referência angular do sistema e pelo balanço de potência ativa e reativa
durante os estudos de fluxo de potência. As demais barras devem permanecer sem essa
seleção, conforme configurado na Figura 15.
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.Público 72
A Figura 16 apresenta o procedimento de inserção de uma linha de transmissão no diagrama
unifilar do PowerWorld Simulator. Esse elemento representa o ramo elétrico responsável pela
conexão entre as barras do sistema, permitindo o fluxo de potência entre os nós da rede.
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”, realize a conexão entre as barras do sistema
conforme a sequência indicada na atividade. Inicialmente, clique sobre a Barra 1 e arraste até a
Barra 2, realizando dois cliques para finalizar a inserção da linha de transmissão.
Ao concluir a ligação, será aberta uma janela de configuração dos parâmetros do elemento.
Informe a resistência (R) da linha como 0,1 pu e a reatância (X) como 0,1 pu. Após inserir os
valores, clique em “OK” para confirmar as configurações.
Repita o mesmo procedimento para inserir as demais linhas de transmissão do sistema,
realizando as conexões entre as Barras 2 e 3 e entre as Barras 3 e 4, mantendo os mesmos
valores de resistência e reatância para todos os elementos.
A Figura 17 apresenta a configuração da linha de transmissão inserida entre as barras do
sistema. Nesta etapa são definidos os parâmetros elétricos dos elementos de transmissão, que
serão utilizados pelo PowerWorld Simulator nos cálculos de fluxo de potência e na posterior
montagem da matriz de admitância nodal (Ybus).
Figura 17 – Configuração dos parâmetros elétricos da linha de transmissãoPúblico 73
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.
A Figura 18 apresenta o procedimento de inserção dos geradores no diagrama unifilar do
PowerWorld Simulator. Os geradores representam as fontes de potência ativa e reativa do
sistema, sendo elementos fundamentais para a análise do fluxo de potência.
Figura 18 – Inserção dos geradores no sistema elétrico utilizando o PowerWorld SimulatorPúblico 74
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 “MV Setpoint”, informe o valor 0 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.
A Figura 19 apresenta a janela de configuração do gerador associado à Barra 1 no PowerWorld
Simulator. O campo “MW Setpoint” (potência ativa de referência do gerador) é configurado com
valor igual a 0 MW, conforme definido para o modelo analisado.
Figura 19 – Configuração do gerador conectado à Barra 1Público 75
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.
A Figura 20 apresenta a janela de configuração utilizada para ajustar a orientação do símbolo
do gerador no diagrama unifilar. Essa alteração tem finalidade visual, permitindo organizar a
representação gráfica do sistema elétrico de forma adequada.
Figura 20 – Ajuste da orientação gráfica do gerador no PowerWorld SimulatorPúblico 76
Fonte: Autor
21. CONEXÃO DO GERADOR À BARRA DO SISTEMA
Após configurar o gerador, realize a conexão do elemento de geração à Barra 1 do sistema
elétrico. Certifique-se de que o gerador esteja corretamente associado à barra, garantindo sua
integração ao modelo da rede para a realização dos estudos de fluxo de potência e da
montagem da matriz de admitância nodal (Ybus).
22. INSERÇÃO DA CARGA NA BARRA 4
Após concluir a conexão do gerador ao sistema, insira uma carga na Barra 4. Para isso, acesse
o menu Network e selecione a opção Load.
Em seguida, clique sobre a Barra 4 para inserir o elemento de carga no sistema elétrico. Ao
realizar a inserção, será aberta a janela de configuração da carga, na qual serão definidos os
parâmetros elétricos do elemento nas etapas seguintes.
Figura 21 – Inserção de uma carga na Barra 4 utilizando o PowerWorld Simulator.Público 77
Fonte: Autor
23. CONFIGURAÇÃO DOS PARÂMETROS DA CARGA
Após inserir a carga na Barra 4, clique sobre ela para abrir a janela de configuração de seus
parâmetros elétricos.
Na janela apresentada, informe a potência ativa (P) como 50 MW e a potência reativa (Q) como
10 MVAr. Após inserir os valores, clique em “OK” para confirmar a configuração da carga.
A Figura 22 – Configuração da carga no PowerWorld Simulator, destacando os campos
utilizados para a definição das potências ativa e reativa do elemento.Público 78
Fonte: Autor
24. INSERÇÃO DO CAPACITOR EM SÉRIE
Após concluir a modelagem do sistema elétrico, realize a inserção de um capacitor em série
entre as Barras 3 e 4. Para isso, acesse o menu Network e selecione a opção Series Capacitor.
Em seguida, clique sobre a Barra 3 e estenda o elemento até a Barra 4, finalizando a inserção
com um duplo clique. Ao concluir esse procedimento, será aberta a janela de configuração do
capacitor em série. Informe o valor de 0,1 pu e clique em “OK” para confirmar a configuração do
elemento.
A Figura 23 apresenta a janela de configuração do capacitor em série inserido entre as Barras 3
e 4 no PowerWorld Simulator. Nessa etapa é definido o valor da compensação série que será
utilizado na simulação para avaliar sua influência no perfil de tensão e na estabilidade do
sistema elétrico.
Figura 23 – Configuração do capacitor em série entre as Barras 3 e 4 no PowerWorld Simulator.Público 79
Fonte: Autor
25. VERIFICAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO DO CAPACITOR EM SÉRIE
Após a inserção e configuração do capacitor em série, verifique se o elemento foi conectado
corretamente entre as Barras 3 e 4 e se o valor de compensação informado corresponde ao
valor especificado na atividade.
A Figura 24 apresenta a configuração final do sistema elétrico com o capacitor em série inserido
entre as Barras 3 e 4 no PowerWorld Simulator. Essa representação permite confirmar a correta
integração do elemento de compensação à rede antes da execução da nova simulação do fluxo
de potência.
Figura 24 – Sistema elétrico com capacitor em série conectado entre as Barras 3 e 4 no
PowerWorld Simulator.
Fonte: AutorPúblico 80
26. 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.
A Figura 25 apresenta a seleção do modo “Run Mode” no PowerWorld Simulator, utilizado para
executar a simulação do sistema elétrico após a etapa de modelagem. Nesse modo, o software
realiza os cálculos do fluxo de potência e permite a análise dos resultados obtidos.
Figura 25 – Seleção do modo Run Mode no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
27. ACESSO ÀS OPÇÕES DO SIMULADOR
Para configurar os parâmetros necessários à execução do fluxo de potência, acesse novamente
o menu “Simulator Options” do PowerWorld Simulator.
A Figura 26 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 26 – Acesso ao menu Simulator Options durante a execução da simulaçãoPúblico 81
Fonte: Autor
28. 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 26.
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.
A Figura 27 apresenta a janela “DC Options” do PowerWorld Simulator, utilizada para configurar
os parâmetros do método de fluxo de potência linearizado. Essa etapa prepara o simulador para
realizar os cálculos de potência ativa e análise do comportamento do sistema elétrico utilizando
o modelo CC.
Figura 27 – Configuração das opções do Fluxo de Potência CC no PowerWorld SimulatorPúblico 82
Fonte: Autor
29. 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.
A Figura 28 apresenta o comando “Play” localizado no menu “Tools” do PowerWorld Simulator,
utilizado para iniciar a execução da simulação. Após esse comando, o software realiza os
cálculos do fluxo de potência conforme as configurações definidas anteriormente.
Figura 28 – Execução da simulação utilizando o comando Play no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
30. ANÁLISE DOS RESULTADOS DO FLUXO DE POTÊNCIAPúblico 83
Após a execução da simulação, consulte os resultados obtidos para cada barra do sistema
elétrico. Para isso, clique sobre cada uma das barras (1, 2, 3 e 4) para abrir a janela de
informações correspondente.
Em seguida, registre os valores de tensão (Voltage) e ângulo (Angle) apresentados pelo
PowerWorld Simulator para cada barra. Esses dados serão utilizados nas etapas posteriores da
atividade para análise do comportamento do sistema elétrico e comparação com os resultados
obtidos por meio da matriz de admitância nodal (Ybus).
Figura 29 – Visualização das variáveis elétricas no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
31. ELABORAÇÃO DA TABELA E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Com os valores obtidos na simulação, elabore uma tabela contendo as informações de tensão
(pu) e ângulo (°) das Barras 1, 2, 3 e 4.
Após a organização dos dados, realize uma análise dos resultados, verificando o
comportamento das tensões ao longo do sistema elétrico. Observe as variações de magnitude e
ângulo entre as barras, identificando possíveis quedas de tensão decorrentes da transmissãoPúblico 84
de potência e comentando a influência da carga conectada à Barra 4 sobre o perfil de tensão da
rede.
A Tabela 1 deverá apresentar os valores obtidos na simulação, servindo de base para as
análises e conclusões desta atividade prática.
Avaliando os resultados:
Com base nos valores de tensão e ângulo obtidos após a inserção do capacitor série entre as
Barras 3 e 4, analise como esse elemento alterou o comportamento do sistema elétrico.
Verifique a eficácia da compensação na regulação da tensão e na melhoria das condições de
operação da rede.
Na análise, procure responder aos seguintes questionamentos:
 Houve melhora significativa nos níveis de tensão da Barra 4 após a inserção do
capacitor? (Compare o valor de tensão antes e depois da compensação para verificar se
o capacitor mitigou a queda de tensão).
 Como a compensação série influenciou o perfil de tensão ao longo das barras em
comparação com o cenário sem o capacitor? (Avalie se a queda de tensão entre a Barra
1 e a Barra 4 tornou-se menos acentuada).
 Houve alteração na defasagem angular entre as barras após a inserção do elemento
compensador? (Observe se a inserção do capacitor reduziu a diferença de ângulo entre
o barramento Slack e a carga).
 Os resultados obtidos são coerentes com o efeito esperado de uma compensação série
capacitiva na rede? (Valide se a redução da reatância série total do sistema refletiu em
uma melhor performance de transmissão).
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 quatro barras, linhas de
transmissão, gerador e carga;
✓ Barra de referência (Slack Bus) configurada corretamente e demais barras inseridas sem
essa configuração;
✓ Parâmetros elétricos das linhas de transmissão, do gerador e da carga definidos
conforme o modelo proposto;
✓ Fluxo de potência executado no PowerWorld Simulator para obtenção do perfil inicial de
tensão do sistema;Público 85
✓ Capacitor em série inserido entre as Barras 3 e 4 e configurado conforme o valor
especificado na atividade;
✓ Nova simulação de fluxo de potência realizada após a inserção da compensação série;
✓ Valores de tensão e ângulo das Barras 1, 2, 3 e 4 obtidos antes e após a inserção do
capacitor em série;
✓ Tabela com os resultados de tensão e ângulo elaborada para comparação dos cenários
analisados;
✓ Resultados da simulação analisados, avaliando a influência da compensação série no
perfil de tensão e na estabilidade do sistema elétrico.
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, linhas de transmissão, gerador e carga.
✓ Representação do sistema elétrico desenvolvido no software.
✓ Resultado do fluxo de potência obtido por simulação antes da inserção da compensação série.
✓ Configuração do capacitor em série inserido entre as Barras 3 e 4.
✓ Resultado do fluxo de potência obtido após a inserção do capacitor em série.
✓ Tabela contendo os valores de tensão e ângulo das Barras 1, 2, 3 e 4 para os cenários
analisados.
✓ Comparação entre os resultados obtidos antes e após a inserção do capacitor em série.
✓ Análise dos resultados da simulação, destacando a influência da compensação série no perfil
de tensão e na estabilidade do sistema elétrico.
✓ Discussão dos resultados, relacionando-os aos conceitos de estabilidade de tensão em
sistemas elétricos de potência.
✓ Conclusão da atividade.
Resultados de Aprendizagem:
Ao final desta prática, o estudante será capaz de compreender os conceitos relacionados à
estabilidade de tensão em sistemas elétricos de potência e a influência da compensação série no
comportamento da rede. Além disso, será capaz de representar um sistema elétrico de quatro
barras no ambiente computacional, configurar os parâmetros das barras, linhas de transmissão,Público 86
gerador e carga, bem como inserir elementos de compensação utilizando o PowerWorld
Simulator.
O estudante também desenvolverá habilidades na interpretação dos resultados obtidos pela
simulação, analisando os valores de tensão e ângulo das barras do sistema antes e após a
inserção do capacitor em série, relacionando as alterações observadas ao perfil de tensão e à
capacidade de melhoria da estabilidade da rede elétrica. Espera-se ainda que 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 influência dos
dispositivos de compensação sobre o desempenho do sistema elétrico, desenvolvendo
autonomia e rigor técnico na resolução de problemas relacionados aos sistemas elétricos de
potência.Público 87
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA AVANÇADOS
Unidade: Unidade 3 – Estabilidade no Sistema Elétrico de Potência.
Aula: Aula 12 – Estabilidade de Ângulo.
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
 Montar o sistema elétrico de potência no PowerWorld Simulator a partir dos parâmetros
fornecidos;
 Realizar a simulação do sistema elétrico considerando uma perturbação na rede;
 Inserir uma falta no sistema elétrico de potência e avaliar o comportamento dos elementos
envolvidos;
 Analisar a resposta do sistema após a ocorrência da falta, verificando sua capacidade de
permanecer em sincronismo;
 Relacionar os resultados obtidos na simulação aos conceitos de estabilidade de ângulo
em 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
Análise da Estabilidade de Ângulo e Comportamento do Sistema Após uma Perturbação.
Atividade proposta:
Aplicar os conhecimentos de Sistemas Elétricos de Potência Avançados para modelar um
sistema elétrico no PowerWorld Simulator, realizar a simulação de uma perturbação no sistema
e analisar a estabilidade de ângulo após a ocorrência de uma falta na rede elétrica.
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.
A Figura 2 apresenta o menu “File” do PowerWorld Simulator com a opção “New Case”
selecionada. Essa função permite criar uma nova base de simulação, iniciando o processo dePúblico 89
modelagem do sistema elétrico de potência que será utilizado no estudo do fluxo de potência
linearizado.
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.
A Figura X apresenta o ambiente de edição (Edit Mode) do PowerWorld Simulator após a
criação de um novo caso. Essa área permite a inserção dos componentes elétricos e a
montagem gráfica do sistema que será utilizado na análise do fluxo de potência linearizado.
Figura 3 – Área de edição para criação do modelo do sistema elétrico no PowerWorld SimulatorPúblico 90
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.
A Figura 4 apresenta o menu “Options” do PowerWorld Simulator, utilizado para acessar as
configurações gerais da simulação. Nesta etapa, será definida a base de potência do sistema
em valores por unidade (pu), parâmetro fundamental para a padronização dos cálculos
elétricos.
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.
A Figura 5 apresenta o menu de acesso às opções de configuração do simulador (Simulator
Options) no PowerWorld Simulator. Essa janela permite definir parâmetros gerais da simulação,
que serão utilizados durante a modelagem e análise do sistema elétrico de potência.
Figura 5 – Acesso ao menu Simulator Options do PowerWorld SimulatorPúblico 91
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).
A Figura 6 apresenta a janela de configuração Simulator Options, na aba General, destacando o
campo “Assumed MVA Per Unit Base”, onde é definida a base de potência utilizada na
representação do sistema elétrico. O valor de 100 MVA é uma referência usual em estudos de
sistemas de potência e será empregado nos cálculos do fluxo de potência linearizado.
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.Público 92
A Figura 7 apresenta a janela Simulator Options com a seleção da aba “Environment”, utilizada
para configurar parâmetros relacionados ao ambiente de execução da simulação. Essas
configurações complementam a preparação do software para a modelagem e análise do
sistema elétrico de potência.
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.
A Figura 8 apresenta a configuração do sistema de unidades na aba “Environment” do
PowerWorld Simulator. A opção “Metric (SI)” define a utilização do Sistema Internacional de
Unidades, padronizando a representação das grandezas elétricas e físicas utilizadas durante a
modelagem e análise do sistema.
Figura 8 – Seleção do sistema de unidades Metric (SI) no PowerWorld SimulatorPúblico 93
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.
A Figura 9 apresenta o acesso ao menu “Oneline Options” do PowerWorld Simulator, utilizado
para configurar a forma de representação gráfica do sistema elétrico no diagrama unifilar. Essas
opções permitem ajustar aspectos de visualização dos elementos da rede durante a montagem
e análise do fluxo de potência.
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.
A Figura 10 apresenta a janela “Oneline Options”, na qual são configuradas as opções de
visualização dos fluxos de potência no diagrama unifilar. A seleção de “Animated Flows”,
“Actual MW” e “Mvar Power Flow” permite acompanhar graficamente a transferência de
potência ativa e reativa entre os elementos do sistema elétrico.
Figura 10 – Configuração da visualização dos fluxos de potência no PowerWorld SimulatorPúblico 94
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.
A Figura 11 apresenta o menu “Draw” do PowerWorld Simulator, utilizado para realizar a
montagem gráfica do sistema elétrico. Por meio dessas ferramentas, é possível inserir os
componentes da rede, como barras, linhas de transmissão, geradores e cargas, formando o
diagrama unifilar utilizado na simulação.
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”.Público 95
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.
A Figura 12 apresenta o procedimento de inserção de uma barra (Bus) no ambiente de
modelagem do PowerWorld Simulator. As barras representam os pontos de conexão do sistema
elétrico, onde são associados elementos como geradores, cargas e linhas de transmissão.
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.
A Figura 13 apresenta a janela de configuração dos parâmetros de uma barra no PowerWorld
Simulator. Nessa etapa são definidos dados elétricos importantes, como a tensão nominal do
barramento, que neste estudo será considerada igual a 138 kV, além de outros parâmetros
necessários para a modelagem do sistema elétrico.
Figura 13 – Janela de configuração dos parâmetros da barra no PowerWorld SimulatorPúblico 96
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.
A Figura 14 apresenta a janela “Bus Information”, destacando a opção “System Slack Bus”,
utilizada para definir a barra de referência do sistema elétrico. Essa configuração estabelece a
barra responsável por fornecer a referência de ângulo de tensão e pelo ajuste do balanço de
potência durante os cálculos do fluxo de carga.Público 97
Figura 14 – Configuração da barra de referência (System Slack Bus) no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
15. INSERÇÃO DAS DEMAIS BARRAS DO SISTEMA
Após a criação da barra de referência, devem ser inseridas as demais barras que irão compor o
sistema elétrico analisado. Crie as Barras 2, 3 e 4, todas com tensão nominal de 138 kV.
Durante a configuração dessas barras, não selecione a opção “System Slack Bus”, pois somente
a barra de referência definida anteriormente deve exercer essa função no sistema. Após realizar
as configurações, clique em “OK” para confirmar a inserção dos elementos.
Figura 15 – Configuração das demais barras do sistema no PowerWorld SimulatorPúblico 98
Fonte: Autor
Observação:
Apenas uma barra do sistema elétrico deve ser definida como System Slack Bus, sendo esta
responsável pela referência angular do sistema e pelo balanço de potência ativa e reativa
durante os estudos de fluxo de potência. As demais barras devem permanecer sem essa
seleção, conforme configurado na Figura 15.
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.Público 99
A Figura 16 apresenta o procedimento de inserção de uma linha de transmissão no diagrama
unifilar do PowerWorld Simulator. Esse elemento representa o ramo elétrico responsável pela
conexão entre as barras do sistema, permitindo o fluxo de potência entre os nós da rede.
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”, realize a conexão entre as barras do sistema
conforme a sequência indicada na atividade. Inicialmente, clique sobre a Barra 1 e arraste até a
Barra 2, realizando dois cliques para finalizar a inserção da linha de transmissão.
Ao concluir a ligação, será aberta uma janela de configuração dos parâmetros do elemento.
Informe a resistência (R) da linha como 0,1 pu e a reatância (X) como 0,1 pu. Após inserir os
valores, clique em “OK” para confirmar as configurações.
Repita o mesmo procedimento para inserir as demais linhas de transmissão do sistema,
realizando as conexões entre as Barras 2 e 3 e entre as Barras 3 e 4, mantendo os mesmos
valores de resistência e reatância para todos os elementos.
A Figura 17 apresenta a configuração da linha de transmissão inserida entre as barras do
sistema. Nesta etapa são definidos os parâmetros elétricos dos elementos de transmissão, que
serão utilizados pelo PowerWorld Simulator nos cálculos de fluxo de potência e na posterior
montagem da matriz de admitância nodal (Ybus).
Figura 17 – Configuração dos parâmetros elétricos da linha de transmissãoPúblico 100
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.
A Figura 18 apresenta o procedimento de inserção dos geradores no diagrama unifilar do
PowerWorld Simulator. Os geradores representam as fontes de potência ativa e reativa do
sistema, sendo elementos fundamentais para a análise do fluxo de potência.
Figura 18 – Inserção dos geradores no sistema elétrico utilizando o PowerWorld SimulatorPúblico 101
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 “MV Setpoint”, informe o valor 0 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.
A Figura 19 apresenta a janela de configuração do gerador associado à Barra 1 no PowerWorld
Simulator. O campo “MW Setpoint” (potência ativa de referência do gerador) é configurado com
valor igual a 0 MW, conforme definido para o modelo analisado.
Figura 19 – Configuração do gerador conectado à Barra 1Público 102
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.
A Figura 20 apresenta a janela de configuração utilizada para ajustar a orientação do símbolo
do gerador no diagrama unifilar. Essa alteração tem finalidade visual, permitindo organizar a
representação gráfica do sistema elétrico de forma adequada.
Figura 20 – Ajuste da orientação gráfica do gerador no PowerWorld SimulatorPúblico 103
Fonte: Autor
21. CONEXÃO DO GERADOR À BARRA DO SISTEMA
Após configurar o gerador, realize a conexão do elemento de geração à Barra 1 do sistema
elétrico. Certifique-se de que o gerador esteja corretamente associado à barra, garantindo sua
integração ao modelo da rede para a realização dos estudos de fluxo de potência e da
montagem da matriz de admitância nodal (Ybus).
22. INSERÇÃO DA CARGA NA BARRA 4
Após concluir a conexão do gerador ao sistema, insira uma carga na Barra 4. Para isso, acesse
o menu Network e selecione a opção Load.
Em seguida, clique sobre a Barra 4 para inserir o elemento de carga no sistema elétrico. Ao
realizar a inserção, será aberta a janela de configuração da carga, na qual serão definidos os
parâmetros elétricos do elemento nas etapas seguintes.
Figura 21 – Inserção de uma carga na Barra 4 utilizando o PowerWorld Simulator.Público 104
Fonte: Autor
23. CONFIGURAÇÃO DOS PARÂMETROS DA CARGA
Após inserir a carga na Barra 4, clique sobre ela para abrir a janela de configuração de seus
parâmetros elétricos.
Na janela apresentada, informe a potência ativa (P) como 50 MW e a potência reativa (Q) como
10 MVAr. Após inserir os valores, clique em “OK” para confirmar a configuração da carga.
A Figura 22 – Configuração da carga no PowerWorld Simulator, destacando os campos
utilizados para a definição das potências ativa e reativa do elemento.Público 105
Fonte: Autor
24. VERIFICAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO DA CARGA
Após concluir a configuração dos parâmetros da carga, verifique se os valores informados
correspondem aos especificados na atividade. A carga conectada à Barra 4 deve apresentar
potência ativa de 50 MW e potência reativa de 10 MVAr, conforme definido na etapa anterior.
A Figura 23 – Configuração final da carga no PowerWorld Simulator, servindo como referência
para conferência dos parâmetros antes da execução das análises do sistema elétrico.
Fonte: Autor
25. EXECUÇÃO DO FLUXO DE POTÊNCIAPúblico 106
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.
A Figura 24 apresenta a seleção do modo “Run Mode” no PowerWorld Simulator, utilizado para
executar a simulação do sistema elétrico após a etapa de modelagem. Nesse modo, o software
realiza os cálculos do fluxo de potência e permite a análise dos resultados obtidos.
Figura 24 – Seleção do modo Run Mode no PowerWorld Simulator
Fonte: Autor
26. ACESSO À FERRAMENTA DE ESTABILIDADE TRANSITÓRIA
Para iniciar a análise da estabilidade de ângulo do sistema elétrico, acesse a ferramenta de
simulação de estabilidade transitória do PowerWorld Simulator. No menu principal, selecione a
opção Transient Stability, responsável pela realização de estudos dinâmicos envolvendo
perturbações no sistema e avaliação do comportamento dos geradores.
Essa ferramenta permite analisar a resposta do sistema elétrico após a ocorrência de eventos
como faltas, desligamentos de elementos da rede ou outras perturbações, verificando a
capacidade dos geradores permanecerem em sincronismo.
A Figura 25 apresenta o acesso à ferramenta Transient Stability no PowerWorld Simulator,
utilizada para configuração e execução das simulações de estabilidade angular do sistema
elétrico.
Figura 25 – Acesso à ferramenta Transient Stability no PowerWorld Simulator.Público 107
Fonte: Autor
27. VISUALIZAÇÃO DA JANELA DE CONFIGURAÇÃO DA ESTABILIDADE
TRANSITÓRIA
Após acessar a ferramenta Transient Stability, será aberta a janela de configuração utilizada
para definir os parâmetros da simulação dinâmica do sistema elétrico.
Nesta etapa, o usuário poderá visualizar as opções disponíveis para configuração dos eventos,
condições de operação e demais parâmetros necessários para a realização do estudo de
estabilidade de ângulo. A partir dessa janela serão definidos os dados utilizados para analisar o
comportamento do sistema após a ocorrência de uma perturbação.
A Figura 26 apresenta a janela inicial de configuração da análise de estabilidade transitória no
PowerWorld Simulator, utilizada para preparação da simulação de estabilidade de ângulo.
Figura 26 – Janela de configuração da estabilidade transitória no PowerWorld Simulator.
Fonte: AutorPúblico 108
28. INSERÇÃO DE UM NOVO EVENTO NA SIMULAÇÃO DE ESTABILIDADE
Na janela de configuração da estabilidade transitória, clique na opção Insert para adicionar um
novo evento à simulação.
A inserção de eventos permite configurar as perturbações que serão aplicadas ao sistema
elétrico durante o estudo de estabilidade de ângulo. Esses eventos representam situações
anormais de operação, como faltas ou alterações na configuração da rede, possibilitando
avaliar a resposta dinâmica do sistema após a ocorrência da perturbação.
A Figura 27 apresenta a opção Insert na janela de configuração da estabilidade transitória do
PowerWorld Simulator, utilizada para adicionar eventos à simulação.
Figura 27 – Inserção de evento na ferramenta Transient Stability do PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor
29. CONFIGURAÇÃO DA FALTA NA BARRA 3
Após clicar na opção Insert, será aberta uma nova janela de configuração do evento de
estabilidade transitória. Nesta janela, selecione a opção Bus para definir que a perturbação será
aplicada em uma barra do sistema elétrico.
Em seguida, selecione a Barra 3 como o local de aplicação da falta, marque a opção Apply
Fault para inserir a ocorrência de uma falta no sistema e clique em “OK” para confirmar a
configuração do evento.Público 109
A aplicação da falta na Barra 3 permitirá avaliar o comportamento dinâmico do sistema elétrico
após uma perturbação, verificando a capacidade dos geradores de permanecerem em
sincronismo e a estabilidade angular da rede.
A Figura 28 apresenta a janela de configuração do evento de falta no PowerWorld Simulator,
destacando a seleção da Barra 3 e a opção de aplicação da perturbação.
Figura 28 – Configuração da falta aplicada na Barra 3 no PowerWorld Simulator.
Fonte: Autor
30. VISUALIZAÇÃO DO EVENTO DE FALTA CONFIGURADO
Após confirmar a configuração do evento clicando em “OK”, o evento de falta inserido será
apresentado na janela de configuração da estabilidade transitória.
Nesta etapa, é possível verificar que a perturbação foi adicionada corretamente ao estudo,
indicando a aplicação da falta na Barra 3. Essa configuração será utilizada posteriormente
durante a execução da simulação dinâmica para avaliar o comportamento do sistema elétrico
após a ocorrência do distúrbio.
A Figura 29 apresenta o evento de falta configurado na ferramenta Transient Stability do
PowerWorld Simulator, mostrando a inserção da perturbação que será aplicada ao sistema
durante a análise de estabilidade de ângulo.
Figura 29 – Evento de falta configurado na ferramenta Transient Stability do PowerWorld
Simulator.Público 110
Fonte: Autor
31. CONFIGURAÇÃO DA REMOÇÃO DA FALTA NO SISTEMA
Após a inserção da falta na Barra 3, deve-se configurar o momento em que a perturbação será
eliminada, permitindo avaliar a capacidade do sistema de retornar a uma condição de operação
estável após o distúrbio.
Para isso, clique novamente na opção Insert na janela de configuração da estabilidade
transitória. Na nova configuração de evento, informe o tempo de ocorrência da remoção da falta
(Time) como 1,05 s e selecione a opção Clear Fault para eliminar a perturbação aplicada
anteriormente.
Após realizar essa configuração, clique em “OK” para confirmar a inserção do evento. A
sequência formada pela aplicação e eliminação da falta representa uma condição típica de
estudo de estabilidade transitória, permitindo analisar a resposta angular do sistema após uma
perturbação.
A Figura 30 apresenta a configuração do evento de eliminação da falta na ferramenta Transient
Stability do PowerWorld Simulator, indicando o instante em que a perturbação aplicada na Barra
3 será removida.
Figura 30 – Configuração da remoção da falta no PowerWorld Simulator.Público 111
Fonte: Autor
32. VERIFICAÇÃO DA SEQUÊNCIA DE EVENTOS CONFIGURADOS
Após a configuração da aplicação e remoção da falta, verifique se a sequência de eventos foi
inserida corretamente na janela de Transient Stability.
A configuração deve apresentar inicialmente a aplicação da falta na Barra 3 e, posteriormente, a
eliminação da perturbação no instante definido de 1,05 s. Essa sequência de eventos será
utilizada pelo PowerWorld Simulator durante a simulação dinâmica para avaliar o
comportamento do sistema elétrico após a ocorrência do distúrbio.
A Figura 31 apresenta a sequência completa dos eventos configurados para a análise de
estabilidade de ângulo, incluindo a aplicação e a remoção da falta no sistema elétrico.
Figura 31 – Sequência de eventos configurados para análise de estabilidade transitória no
PowerWorld Simulator.Público 112
Fonte: Autor
33. EXECUÇÃO DA SIMULAÇÃO DE ESTABILIDADE TRANSITÓRIA
Após a configuração dos eventos de aplicação e remoção da falta, execute a simulação
dinâmica do sistema elétrico. Para isso, clique na opção Run Transient Stability.
Ao iniciar a simulação, o PowerWorld Simulator realizará o cálculo do comportamento do
sistema após a ocorrência da perturbação configurada. Como resultado, será apresentado um
gráfico contendo a variação do ângulo de estabilidade pós-falta, permitindo avaliar a resposta
dinâmica do sistema e verificar sua capacidade de permanecer em sincronismo.
Registre os valores e o comportamento apresentado no gráfico para utilização na análise dos
resultados da atividade.
A Figura 32 apresenta o gráfico obtido após a execução da simulação de estabilidade
transitória, contendo a resposta angular do sistema elétrico após a eliminação da falta.
Figura 32 – Gráfico do ângulo de estabilidade pós-falta no PowerWorld Simulator.Público 113
Fonte: Autor
Avaliando os resultados:
Com base no gráfico de estabilidade obtido após a aplicação e eliminação da falta, analise o
comportamento dinâmico do sistema elétrico após a ocorrência da perturbação. Verifique a
resposta angular do sistema e avalie se os geradores permanecem em sincronismo após o
distúrbio aplicado na rede.
Na análise, procure responder aos seguintes questionamentos:
• O sistema elétrico conseguiu retornar a uma condição de operação estável após a eliminação
da falta?
• O ângulo de estabilidade apresentou comportamento amortecido ou houve crescimento
contínuo da oscilação?
• A perturbação aplicada na Barra 3 provocou alterações significativas no comportamento
angular do sistema?
• Os resultados obtidos são coerentes com as características da rede elétrica e com a
capacidade do sistema de manter o sincronismo após uma falta?
• O tempo de eliminação da falta (1,05 s) influenciou a estabilidade do sistema após a
perturbação?
Checklist:
✓ Software PowerWorld Simulator aberto e novo caso de estudo criado;Público 114
✓ 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 quatro barras, linhas de
transmissão, gerador e carga;
✓ Barra de referência (Slack Bus) configurada corretamente e demais barras inseridas sem
essa configuração;
✓ Parâmetros elétricos das linhas de transmissão, do gerador e da carga definidos conforme
o modelo proposto;
✓ Fluxo de potência executado no PowerWorld Simulator para obtenção das condições
iniciais de operação do sistema;
✓ Ferramenta Transient Stability configurada para realização da análise de estabilidade de
ângulo;
✓ Falta aplicada na Barra 3 e evento de eliminação da perturbação configurado conforme o
tempo especificado;
✓ Simulação de estabilidade transitória executada e gráfico do comportamento angular
obtido;
✓ Resultados da simulação analisados, avaliando a resposta do sistema após a ocorrência da
falta e sua capacidade de manter o sincronismo.
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, linhas de transmissão, gerador e carga.
✓ Representação do sistema elétrico desenvolvido no software.
✓ Configuração da ferramenta Transient Stability para análise da estabilidade de ângulo.
✓ Descrição da falta aplicada na Barra 3 e do procedimento de eliminação da perturbação.
✓ Resultado da simulação de estabilidade transitória obtido pelo PowerWorld Simulator.
✓ Gráfico do comportamento angular do sistema após a ocorrência da falta.
✓ Análise dos resultados da simulação, destacando a resposta do sistema após a perturbação e
sua capacidade de permanecer em sincronismo.
✓ Discussão dos resultados, relacionando-os aos conceitos de estabilidade de ângulo em
sistemas elétricos de potência.
✓ Conclusão da atividade.
Resultados de Aprendizagem:
Ao final desta prática, o estudante será capaz de compreender os conceitos relacionados à
estabilidade de ângulo em sistemas elétricos de potência e sua importância para a manutenção
do sincronismo entre os geradores após a ocorrência de perturbações. Além disso, será capaz
de representar um sistema elétrico no ambiente computacional, configurar os parâmetros das
barras, linhas de transmissão, gerador e carga, bem como realizar estudos de estabilidade
transitória utilizando o PowerWorld Simulator.
O estudante também desenvolverá habilidades na interpretação dos resultados obtidos pela
simulação, analisando o comportamento angular do sistema após a aplicação e eliminação de
uma falta, relacionando a resposta dinâmica da rede à capacidade do sistema de permanecer
estável após uma perturbação. Espera-se ainda que realize os procedimentos de modelagem e
análise de forma organizada e criteriosa, verificando a correta configuração dos eventos, a
consistência dos resultados computacionais e a coerência entre o comportamento observado na
simulação e os conceitos de estabilidade de ângulo em sistemas elétricos de potência,
desenvolvendo autonomia e rigor técnico na resolução de problemas relacionados à operação e
análise de redes elétricas.