BRPI0803478A2 - equipamento e método de definição automática de compensação reativa e/ou de distúrbios de corrente utilizando medição em tempo real - Google Patents

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BRPI0803478A2
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Inventor
Sigmar Maurer Deckmann
Fernando Pinhabel Marafao
Alexandre Candido Moreira
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Unicamp
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Abstract

EQUIPAMENTO E MéTODO DE DEFINIçãO AUTOMáTICA DE COMPENSAçãO REATIVA E/OU DE DISTúRBIOS DE CORRENTE UTILIZANDO MEDIçãO EM TEMPO REAL. A presente invenção compreende um equipamento e método que, a partir da medição em tempo real do fator de potência e de outras grandezas, é capaz de sugerir automaticamente opções de sistemas de compensação reativa, desequilíbrios e de harmónicas para uma instalação, de forma a corrigir o fator de potência, minimizar as perdas de energia elétrica, bem como tornar o sistema de fornecimento mais robusto e confiável. Em especial, as soluções propostas pelo sistema compreendem diferentes configurações de bancos de capacitores, filtros passivos, ativos ou híbridos (compensadores eletrónicos), por exemplo.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção
Equipamento ε Método de Definição Automática de CompensaçãoReativa e/ou de Distúrbios de Corrente utilizando Medição emTempo Real.
Campo da Invenção
A presente invenção compreende um equipamento e método que, apartir da medição em tempo real do fator de potência e de outras grandezas, écapaz de sugerir automaticamente opções de sistemas de compensaçãoreativa, desequilíbrios e de harmônicas de corrente para uma instalação, deforma a corrigir o fator de potência, minimizar as perdas de energia elétrica,bem como tornar o sistema de fornecimento mais robusto e confiável. Emespecial, as soluções propostas pelo sistema compreendem diferentesconfigurações de bancos de capacitores, filtros passivos e filtros ativos depotência (compensadores eletrônicos), por exemplo. Em especial, a presenteinvenção se situa no campo da engenharia.
Fundamentos da Invenção
Sistemas de compensação reativa e de distúrbios de corrente
Sistemas de medição e diagnóstico, para fins de compensação dereativos são utilizados há décadas em diversos tipos de instalações elétricaspara auxiliar na solução de problemas de perdas térmicas, sobrecarga dasinstalações elétricas e sobretarifação de grandes consumidores de energiaelétrica por consumo de reativos além do permitido; no geral, se baseiam namedição da energia reativa consumida, auxiliando no dimensionamento debancos de capacitores para serem acoplados a essas instalações. Existemainda soluções mais complexas que demandam a implantação de vários tiposde equipamentos para monitoramento da instalação elétrica e dependem daexperiência de um profissional para definição do compensador adequado, ouseja, requerem extensas campanhas de medição e análise dos dados por partede especialistas no assunto.Esses sistemas usuais de medição e diagnóstico de instalações elétricascontam com algoritmos pré-definidos, os quais são responsáveis pela mediçãoe análise de propriedades das grandezas elétricas de corrente e tensão, e nãopodem ser alterados.
Sistemas usuais que realizam a medição das parcelas de potência efator de potência utilizam metodologias de medição e análise que se aplicamapenas em instalações elétricas onde as formas de onda de tensão e decorrente são do tipo puramente senoidais e equilibradas.
Em que pese a larga utilização desses tipos de sistemas de medição ediagnóstico de instalações elétricas, alguns inconvenientes podem lhe seratribuídos, como: limitações do diagnóstico apresentado, que limitam tambémos tipos de compensadores que são sugeridos para serem aplicados àsinstalações elétricas e que eventualmente não solucionam os problemas deconsumo excessivo de reativos e a presença de harmônicos na rede elétrica;falta de uma metodologia de medição e diagnóstico de instalações elétricascomplexa e elaborada o suficiente para não exigir a utilização de diversosequipamentos de medição diferentes, cujos resultados que retornam têm de seranalisados por profissional experiente do setor antes de se chegar à conclusãosobre qual o tipo de compensador e seu respectivo dimensionamento a serutilizado em determinada instalação elétrica, demandando tempo e comprobabilidade de erro no diagnóstico e correção da instalação elétrica.
Outro problema com os sistemas e equipamentos de medição ediagnóstico de instalações elétricas usuais é a falta de flexibilidade, pois oalgoritmo interno não pode ser alterado para se ajustar às instalações elétricasespecíficas ou para se adequar às mudanças de normas que regulamentam oconsumo de reativos e níveis de distorção, por parte de grandes consumidoresde energia elétrica.
Têm-se ainda o problema dos sistemas usuais utilizarem metodologia demedição e análise que só é adequada para sistemas equilibrados e semdistorções, retornando resultados errôneos quando aplicados em instalaçõeselétricas com formas de ondas distorcidas e desequilibradas, causadas pelautilização de cargas não-lineares, que são cada vez mais comuns em todos ostipos de consumidores de energia elétrica.
O documento US 6,960,984 descreve um método e um sistema decompensação reativa de correntes magnéticas compreendendo atransformação de energia e informação entre dispositivos microeletrônicos,como cartões e leitores de cartões. A presente invenção difere dessedocumento por compreender um processo de definição automática decompensação reativa, não citado no referido documento, e por ser aplicável aqualquer instalação elétrica.
O documento US 5,751,138 descreve um condicionador de energia ativapara compensação reativa e harmônica utilizando um inversor PWM operandoem uma freqüência maior que aquela da energia elétrica e que não estáexposto à voltagem máxima da rede. A presente invenção difere dessedocumento por não compreender um sistema de compensação reativa, mas,sim, um sistema de identificação automática das possíveis soluções decompensação para uma dada instalação, escolhidas de acordo com ascaracterísticas da rede elétrica local.
O documento US 5,631,545 descreve um método e aparato para regulara energia elétrica com controle de auto sincronização compreendendo ummedidor de energia elétrica, uma amostragem regular dessa energia, umelemento de compensação de energia, uma série de dispositivos de estadosólido ligados ao compensador e a rede elétrica e um controlador com auto-sincronização para analisar a medida da energia de uma freqüência específicae selecionar a condição elétrica adequada para modular o sinal elétrico. Apresente invenção difere desse documento por não compreender elementos decompensação e/ou controladores, mas, sim, equipamento e processo dedecisão de compensação reativa e de distúrbios de corrente, com uma série deopções automáticas de diagnóstico das melhores soluções de compensação aserem utilizadas no local em questão.
Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontradosdocumentos antecipando e/ou sugerindo a presente invenção, que contornadiversas dificuldades da técnica anterior e/ou proporciona vantagens técnicasem relação às mesmas.
Sumário da Invenção
É um objeto da presente invenção um equipamento de definiçãoautomática de compensação reativa e/ou distorções de corrente utilizando amedição de tempo real compreendendo:
a) de um a quatro canais de entrada de sinais de tensão;
b) de um a quatro canais de entrada de sinais de corrente;
c) condicionador de sinais compreendendo:
c1) sensores e circuitos de condicionamento dos sinaisanalógicos;
c2) interface elétrica;
d) unidade de processamento compreendendo:
d1) placa de aquisição dos dados com conversor analógico-digital;
d2) memória para medição e armazenamento dos dados;
d3) sistema de análise dos dados;
d4) saída automática de informações do sistema.
Em uma realização opcional, a entrada dos sinais de corrente possuiadicionalmente de um a quatro canais de entrada de sinais de corrente comníveis mais elevados, que necessitam a utilização de sensores externos do tipobobina de Rogowski.
Em uma realização preferencial, a análise dos dados de d3) compreendea indicação do local dos dados medidos e armazenados, leitura dos dados,leitura dos gráficos, geração de relatório, configuração dos limites, classificaçãode casos, análise estatística.
Em uma realização opcional, a análise dos dados adicionalmentecompreende a determinação da porcentagem, a geração do relatório e aimpressão dos dados obtidos.
É um objeto adicional da presente invenção um método de definiçãoautomática de compensação reativa e de distúrbios de corrente utilizando amedição em tempo real, compreendendo as etapas de:a) entrada de sinal de tensão e/ou corrente;
b) sensoriamento e conversão analógico-digital dos sinais de a);
c) identificação das componentes fundamentais;
d) identificação das seqüências positivas;
e) análise dos dados;
f) classificação da forma de compensação reativa mais adequada para ainstalação elétrica.
Em uma realização preferencial, o sistema atua em instalações elétricascompreendendo sistemas equilibrados e/ou não-equilibrados.
Em uma realização preferencial, os parâmetros adquiridos da correnteelétrica são armazenados a cada minuto e comparados ordenadamentealgumas grandezas medidas, como fator de potência equivalente (FPe)1 fatorde desequilíbrio de corrente (Kl /Kl0), distorção harmônica total de tensão(DHTv), distorção harmônica total de corrente (DHTi) e variação diária dapotência reativa fundamental (Cbíh).
Em uma realização preferencial, a compensação adequada para ainstalação elétrica compreende a montagem de bancos de capacitores e oureatores, fixos ou chaveados, por fase ou trifásicos, além de filtros passivos,ativos ou híbridos.
Em uma realização opcional, o equipamento e/ou o método aqui descritopode ser utilizado em conjunto com outros equipamentos conhecidos do estadoda técnica.
Breve Descrição das Figuras
A Figura 1 mostra o diagrama de blocos completo do sistema, onde A1 =Va(t); B1 = Vab(t); C1 = Vc(t); D1 = Vn(t); A2 = la(t); B2 = lb(t); C2 = lc(tj; D2 =ln(t).
A Figura 2 mostra o diagrama de blocos da seqüência de execução dasrotinas computacionais necessárias ao funcionamento do sistema, onde A1 =Va(t); B1 = Vab(t); C1 = Vc(t); A2 = la(t); B2 = lb(t); C2 = lc(t); D2 = ln(t).A Figura 3 mostra o diagrama de blocos da rotina matemática deidentificação da componente fundamental dos sinais elétricos que o sistemaanalisa, onde A = PLL; B = sin (0+90°); C1 D = χ; E = ; F = x2.
<formula>formula see original document page 7</formula>
A Figura 4 mostra o diagrama de blocos da rotina matemática deidentificação dos componentes de seqüência positiva dos sinais elétricos que osistema analisa, onde A = PLL; B = sen (Θ+900), sen (0-120° + 90°), sen (0-240°+ 90°); C, D = χ; E = ; F = x(2/3).
<formula>formula see original document page 7</formula>
A Figura 5 mostra o diagrama de blocos da seqüência de execução darotina computacional do módulo de análise dos dados medidos anteriormentepelo sistema.
A Figura 6 mostra o diagrama do algoritmo utilizado para classificar oscasos de compensação reativa que podem ser apresentados pelo sistema,onde AO = Sim; A1 = Não; BO = Início; B1 = FPe < 0,92; KIVKI0 < 30%; B3 =DHTI < 10%; B4 = DHTI < 10%; B5, B6, B7, B8 = DHTv < 3%; B9, B10, B11,B12, B13, B14 = Q24h^30%; CO = Caso 0; C1 = Caso 1; C2 = Caso 2; C3 =Caso 3; C4 = Caso 4; C5 = Caso 5; C6 = Caso 6; C7 = Caso 7; C8 = Caso 8;C9 = Caso 9; C10 = Caso 10; C11 = Caso 11; C12 = Caso 12; C13 = Caso 13;C14 = Caso 14.
Descrição Detalhada da Invenção
Os exemplos a seguir não têm a intenção de limitar a invenção, massomente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de concretizá-la.Diversas variantes podem ser preparadas a partir dos ensinamentos dapresente invenção.
Equipamento de definição automática de compensação reativa e de distúrbiosde corrente
O "equipamento de definição automática de compensação reativa e/oude distúrbios de corrente" da presente invenção compreende meios paraconverter a informação de sinais de tensão e corrente da rede elétrica eanalisar qual omelhor sistema de compensação para aquela instalação, dentrediversas configurações e topologias de equipamentos disponíveis no mercado.
Em especial, o equipamento da presente invenção compreende canais deentrada de sinais de tensão e/ou corrente, sensor e condicionador de sinais eunidade de processamento.
Condicionador de sinais
O "condicionador de sinais" da presente invenção compreende meiospara detectar a presença de sinais de entrada, realizar o escalonamento dosmesmos para valores passíveis de conversão analógico-digital, além de trataros sinais analógicos (filtragem, limitação, proteção) e enviá-los para umaunidade de processamento.
Unidade de processamento
A "unidade de processamento" da presente invenção compreende umcomputador adequado, seja ele do tipo portátil, de mesa, industrial, ou aindaoutro sistema microprocessado dedicado qualquer. Em especial, a unidade deprocessamento compreende placa de aquisição dos dados, a qual éresponsável pela conversão analógico-digital dos sinais, memória paramedição e armazenamento dos dados, meios para análise dos dados, meiospara saída de informações do sistema.
Sistema de análise dos dados
O "sistema de análise dos dados" da presente invenção compreendepelo menos uma forma de execução da metodologia e dos algoritmos definidospara a implementação do grupo de blocos que compreende leitura de dados,leitura de gráficos, geração de relatório, configuração dos limites, classificaçãode casos, análise estatística, determinação de porcentagem, geração derelatório, impressão. O resultado fornecido pelo "sistema de análise dosdados", compreende duas das prováveis soluções de compensação para ainstalação em análise. Em uma realização preferencial, todos os blocos sãoparte da análise dos dados, permitindo a escolha da melhor configuração decompensação.
Exemplo 1 - Equipamento e processo de definição automáticaDe conformidade com o quanto ilustram as figuras acima relacionadas,na Figura 1 pode-se visualizar o diagrama de blocos completo do presentesistema, composto por um bloco condicionador de sinais (3) que recebe e trataos sinais de tensão (1) e os sinais de corrente (2) provenientes de mediçãorealizada na instalação elétrica de potência que estiver sendo analisada, umbloco conector (4) que faz a interface elétrica entre a saída do blococondicionador de sinais (3) com a entrada da placa de aquisição (6) localizadadentro do computador (5), um bloco computacional de medição earmazenamento de dados (7), um bloco computacional de análise de dados (8)e um bloco computacional de saída de informações do sistema (9). O blococondicionador de sinais (3) possui quatro canais de entrada para sinais detensão (1) e quatro canais de entrada para sinais de corrente (2), que utilizamsensores de efeito Hall para transdução desses sinais, além de quatro canaisalternativos de entrada, para sinais de corrente (2) com níveis mais elevados,que necessitam a utilização de sensores externos do tipo bobina de Rogowski.O bloco condicionador de sinais (3) é responsável por realizar o sensoriamentoe o condicionamento (atenuação, amplificação, filtragem ou limitação) dossinais elétricos provenientes da medição de sistemas elétricos trifásicos aquatro fios (Va(t); Vb(t); Vc(t); Vn(t); la(t); lb(t); lc(t) e ln(t)) e a três fios (Va(t);Vb(t); Vc(t); la(t); lb(t) e lc(t)), com o intuito de permitir a posterior conversãoanalógica-digital desses sinais. Os sinais de saída do bloco condicionador desinais (3) são ligados internamente a um bloco conector (4), um elementopassivo que faz a interface elétrica entre essas saídas e o cabo de múltiplasvias blindado que leva, até a placa de aquisição de dados (6), os sinais jácondicionados conforme os requisitos de entrada dessa placa. A placa deaquisição de dados (6) utilizada no sistema descrito neste documento seresume basicamente a um conversor analógico digital, com taxa deamostragem do sinal adequada, preferivelmente de 12 kHz, mas não restrita aeste valor. A placa de aquisição de dados (6) e os blocos computacionaissubseqüentes operam dentro de um computador (5) adequado, seja ele do tipoportátil, de mesa, industrial, ou ainda outro sistema microprocessado dedicadoqualquer, cada qual com sua vantagem, dependendo do local e das condiçõesem que será utilizado o sistema. O bloco computacional de medição earmazenamento de dados (7) é responsável por receber os dados digitaisprovenientes da placa de aquisição (6), armazená-los numa memória e efetuarcálculos de diversos indicadores de qualidade de energia e do fator de potênciada instalação elétrica que está sendo monitorada. O bloco computacional deanálise de dados (8) recebe os resultados dos cálculos realizados pelo blococomputacional de medição e armazenamento de dados (7), além das mediçõesque foram armazenadas em memória no bloco anterior, para que sejamanalisados e comparados com valores pré-programados, que determinarão aforma correta de compensação da instalação elétrica monitorada. O blococomputacional de saída de informações do sistema (9) disponibiliza para ousuário o resultado da análise realizada no bloco computacional de análise dedados (8), além de todas as informações de medições e cálculos deindicadores de qualidade de energia elétrica realizados nos blocos anteriores,na forma de valores numéricos, gráficos, tabelas, histogramas, ou qualqueroutra maneira adequada para apresentação dessas informações.
A Figura 2 mostra o diagrama de blocos da seqüência de execução dasrotinas lógicas e computacionais realizadas pelo sistema. O bloco de aquisição(10) representa um bloco lógico que recebe os sinais de tensão e correnteanalógicos e realiza a conversão analógico-digital desses sinais. Na seqüência,o bloco de identificação da componente fundamental (11) representa a rotinade identificação das componentes fundamentais dos sinais digitalizados detensão e corrente. Estes sinais fundamentais podem eventualmente conterassimetrias, dependendo das tensões e correntes medidas. O bloco deidentificação de componentes de seqüência positiva (12) permite encontrar astensões e correntes fundamentais equilibradas e simétricas, ou seja, ascomponentes de seqüência positiva dos sinais fundamentais de tensão ecorrente. No bloco de apresentação de grandezas (13) existem rotinascomputacionais internas que apresentam para o usuário, de forma lógica eordenada, diferentes parâmetros calculados em tempo real com os resultadosapresentados pelo bloco de aquisição (10), pelo bloco de identificação dacomponente fundamental (11) e pelo bloco de identificação de componentes deseqüência positiva (12). Dados são armazenados a cada minuto e um arquivoeletrônico é completado a cada 24 horas, possibilitando que a medição seestenda por tanto tempo quanto for possível armazenar dados na memória docomputador (5) que integra o sistema, sem interrupção na obtenção dos dados.São armazenadas minuto a minuto diversas grandezas calculadas, sendo elas:data e hora para identificação das medições realizadas, valores calculadoscontinuamente e armazenados a cada minuto de tensão e corrente eficaz decada fase em relação ao condutor neutro, valores calculados continuamente earmazenados a cada minuto de tensão fundamental eficaz e correntefundamental eficaz de cada fase em relação ao condutor neutro, valorescalculados continuamente e armazenados a cada minuto de tensões até asétima harmônica e correntes até a décima terceira harmônica nas três fases,valores calculados continuamente e armazenados a cada minuto de tensão ecorrente equivalente, valores de tensão e corrente equivalentes fundamentais evalores de tensão e corrente equivalentes harmônicas, valor calculadocontinuamente e armazenado a cada minuto da potência ativa total, potênciaativa fundamental, potência ativa fundamental de seqüência positiva, valor depotência aparente equivalente, potência aparente equivalente fundamental,potência aparente fundamental de seqüência positiva, valor de fator depotência equivalente, fator de potência fundamental, fator de potênciafundamental de seqüência positiva, valor de potência ativa harmônica e valorde potência reativa fundamental de seqüência positiva, valores das distorçõesharmônicas totais de tensão e corrente nas três fases, valores dos fatores dedesequilíbrios de tensão e corrente de seqüência negativa e zero, ou aindaoutros parâmetros que venham a ser necessários para a correta avaliação doestado das instalações elétricas diversas. O bloco de apresentação de gráficos(14) se utiliza dos valores apresentados pelo bloco de apresentação degrandezas (13) para formatar gráficos oscilográficos das diversas grandezasmedidas e calculadas, para serem apresentados ao usuário, conformesolicitado ao sistema. Entre esses gráficos, mas não limitados a esses, estãoos das tensões das três fases, os das tensões fundamentais das três fases, osdas tensões fundamentais de seqüência positiva das três fases, os dascorrentes das três fases, os das correntes fundamentais das três fases e docondutor neutro, os das correntes fundamentais de seqüência positiva das trêsfases, o da potência instantânea total, o da potência instantânea fundamental eo da potência instantânea fundamental de seqüência positiva. O bloco deanálise espectral (15) realiza a transformada rápida de Fourier dos sinais decada fase de entrada de tensão e de corrente, e apresenta o gráfico deamplitude em função da freqüência de cada sinal para o usuário. Para o cálculodas várias parcelas de potência e fator de potência, foi implementado ummétodo que traz considerações importantes para as condições não-senoidais edesbalanceadas, trabalhando com o caso de circuitos trifásicosdesbalanceados e formas de ondas de tensão e corrente não-senoidais.
A Figura 3 mostra o diagrama de blocos da rotina matemática deidentificação da componente fundamental dos sinais elétricos que o sistemaanalisa. Esta rotina matemática de decomposição busca extrair as ondassenoidais fundamentais, que ainda podem conter assimetrias, do sinal doterminal de entrada, que podem ser sinais digitalizados de tensão ou decorrente, e apresentá-las no terminal de saída. A rotina utilizada é baseada emum Elo de Fase Síncrona (16) ou PLL. A partir da senóide de amplitude unitáriaresultante do bloco seno (17), gerada através das variáveis internas do PLL(16), que em regime permanente é ortogonal ao sinal do terminal de entrada,uma média móvel (19) é realizada no resultado do produto (18) do sinal doterminal de entrada pela senóide unitária do PLL (16). O resultado desta médiaserá a metade da amplitude da componente fundamental, por isso multiplicadapor 2 (20), que, multiplicada (21) pela senóide unitária resultará na componentefundamental do sinal de entrada, que é apresentada no terminal de saída.
A Figura 4 mostra o diagrama de blocos da rotina matemática deidentificação das componentes de seqüência positiva dos sinais elétricos que osistema analisa. A obtenção dos componentes fundamentais através da rotinamatemática da Figura 3, não elimina as assimetrias nos sinais de tensão oucorrente analisados, se existentes. Nesta rotina matemática é possívelencontrar as tensões e correntes fundamentais equilibradas e simétricas, ouseja, as componentes de seqüência positiva dos sinais fundamentais. Aimplementação desta rotina inicia-se com o avanço do argumento das senóidesunitárias geradas pelo PLL (22), representado pela letra grega Θ, em 90°,resultando no ângulo de sincronia desta respectiva fase. Em seguida, atravésdo bloco gerador de senóides de sincronia (23), define-se um conjuntobalanceado de senóides unitárias em fase com as tensões trifásicas dosterminais de entrada. Na seqüência, o produto escalar (24) entre o conjuntobalanceado de senóides unitárias resultantes do bloco gerador de senóidessincronia (23) e o conjunto das tensões trifásicas dos terminais de entrada éefetuado. De acordo com as condições das tensões dos terminais de entrada,tal operação pode resultar em uma parcela média e outra oscilatória, onde aparte média (25), com a devida multiplicação pelo fator de escala de dois terços(26), relacionado com a manutenção da invariância em tensão, define aamplitude das componentes de seqüência positiva das variáveis medidas, quesão apresentadas pelo bloco multiplicador (27) nos terminais de saída.
A Figura 5 mostra o diagrama de blocos da seqüência de execução darotina computacional do módulo de análise dos dados medidos anteriormentepelo sistema. Uma vez armazenadas as informações extraídas a cada minutode medição, a metodologia de avaliação de indicadores de qualidade deenergia implementada nesta rotina computacional classifica a carga monitoradade acordo com critérios pré-fixados e que permitem estabelecer casos distintos,do ponto de vista de compensação reativa ou de filtragem aplicável. Quandocarregada, a rotina computacional do módulo de análise dos dados quealimentam o sistema executa um procedimento de configurações (28). Nesteprocedimento o usuário deve indicar o local onde se encontram os arquivosdigitais armazenados pelo bloco computacional de medição e armazenamentode dados (7). Em seguida, é apresentado ao usuário três opções deprocedimentos. O primeiro é o procedimento de leitura de dados (29), quepermite ao usuário visualizar a curva diária das grandezas medidas ecalculadas que foram armazenadas minuto a minuto através do blococomputacional de medição e armazenamento de dados (7). O segundo é oprocedimento de leitura de gráficos (30), que permite ao usuário visualizar aoscilografia das tensões, correntes e potências instantâneas armazenadasatravés do bloco computacional de medição e armazenamento de dados (7). Oterceiro é o procedimento de geração de relatório de compensação (31). Aoiniciar este procedimento o usuário desencadeia o processo de identificação dasolução de compensação reativa para a instalação elétrica na qual foramrealizadas as medições. Primeiramente é solicitado ao usuário, pelo bloco deconfiguração dos limites (32), que forneça os limites para determinadasgrandezas que foram medidas, caso não deseje utilizar os valorespadronizados. Em seguida, o bloco de classificação dos casos minuto a minuto(33) submete separadamente os dados de cada minuto armazenado a umalógica de combinações dos estados violados, baseada em um diagramaseletivo, visando determinar o tipo de problema existente na instalação elétricamonitorada e a solução mais apropriada para compensação dos reativos edistorções naquele momento. Os resultados obtidos pelo bloco anterior sãosubmetidos a um bloco de análise estatística (34) onde são gerados diversoshistogramas que fornecem informações ao bloco de determinação daporcentagem (35), que determina a porcentagem do tempo diário quedeterminado limite foi violado. A partir dos limites percentuais das violações, obloco de geração de relatório (36) fornece as duas sugestões paracompensação reativa da instalação elétrica, referentes aos dois casos de maiorincidência conforme o período de classificação dos casos e histogramas,determinados pelo bloco de classificação dos casos minuto a minuto (33). Obloco de impressão de relatório (37) consolida as informações apresentadaspelo bloco de geração de relatório (36) em um formato adequado para serimpresso, além de realizar e controlar a impressão deste documento, se assimfor comandado pelo usuário do sistema.A Figura 6 mostra o diagrama do algoritmo utilizado para classificar oscasos de compensação reativa que podem ser apresentados pelo sistema.Este algoritmo, executado no bloco de classificação dos casos minuto a minuto(33), é baseado em um diagrama seletivo. Com base nos parâmetrosarmazenados a cada minuto, comparam-se ordenadamente algumasgrandezas medidas (fator de potência equivalente - FPe; fator de desequilíbriode corrente - KIVKI0; distorção harmônica total de tensão - DHTv; distorçãoharmônica total de corrente - DHTi; variação diária da potência reativafundamental - Q24h) com os limites pré-fixados. Tais limites podem serreprogramados no sistema em função de normas vigentes ou de interessesespecíficos de compensação. Através de lógica de combinações dos estadosviolados, o sistema identifica o caso de compensação a cada minuto.
Classificação dos casos pelo sistema
O sistema irá classificar como "Caso 0", quando o valor do fator depotência equivalente (FPe) medido não estiver abaixo do limite inferior pre-determinado, definido e padronizado no sistema em 0,92. O "Caso 0" se referea um sistema que não necessita de compensação reativa. O "Caso 1" se refereà sugestão de instalação de um banco trifásico de capacitores fixos, e iráocorrer quando o fator de potência equivalente (FPe) estiver abaixo do limitepré-determinado, mas os desequilíbrios harmônicos totais de corrente (DHTi) ede tensão (DHTv) estiverem menores do que os limites máximos estabelecidospadronizados em 10% e 3% respectivamente, e o valor da variação diária dapotência reativa fundamental (Q24h) também estiver abaixo do limite máximoestabelecido padronizado em 30%. O "Caso 2" se refere à sugestão deinstalação de um banco trifásico de capacitores chaveados e ocorre com asmesmas condições do "Caso 1" com exceção do valor da variação diária dapotência reativa fundamental (Q24h), que neste caso deve estar maior que olimite pré-estabelecido. O "Caso 3" se refere à sugestão de instalação de umbanco trifásico de capacitores fixos com um reator série, e ocorre quando sãoviolados os limites do fator de potência equivalente (FPe) e da distorçãoharmônica total de tensão (DHTv). O "Caso 4" se refere à sugestão deinstalação de banco trifásico de capacitores chaveados com um reator série, eirá ocorrer quando são violados os limites do fator de potência equivalente(FPe)1 da distorção harmônica total de tensão (DHTv) e do valor da variaçãodiária da potência reativa fundamental (Q24h)· O "Caso 5" se refere à sugestãode instalação de banco trifásico de capacitores fixos e um filtro passivo trifásicofixo, e irá ocorrer quando são violados os limites do fator de potênciaequivalente (FPe) e de distorção harmônica total de corrente (DHTi). O "Caso6" se refere à sugestão de instalação de banco trifásico de capacitoreschaveados e um filtro passivo trifásico fixo, e irá ocorrer quando são violadosos limites do fator de potência equivalente (FPe)1 de distorção harmônica totalde corrente (DHTi) e do valor da variação diária da potência reativafundamental (Q24h)· O "Caso 7" se refere à sugestão de instalação de filtro ativotrifásico, e irá ocorrer quando são violados os limites do fator de potênciaequivalente (FPe), de distorção harmônica total de corrente (DHTi) e de tensão(DHTv). O "Caso 8" se refere à sugestão de instalação de banco reativo fixo ebalanceamento das fases, e irá ocorrer quando são violados os limites do fatorde potência equivalente (FPe) e do fator de desequilíbrio de corrente (KI7KI0),sendo este último limite definido padronizado em 30%. O "Caso 9" se refere àsugestão de instalação de banco reativo chaveado e balanceamento das fases,e irá ocorrer quando são violados os limites do fator de potência equivalente(FPe), do fator de desequilíbrio de corrente (KI7KI0) e do valor da variaçãodiária da potência reativa fundamental (Q24h)· O "Caso 10" se refere à sugestãode balanceamento das fases e instalação de compensação reativa fixa comreator série, e irá ocorrer quando são violados os limites do fator de potênciaequivalente (FPe), do fator de desequilíbrio de corrente (KI7KI0) e de distorçãoharmônica total de tensão (DHTv). O "Caso 11" se refere à sugestão debalanceamento das fases e instalação de compensação reativa variável comreator série, e irá ocorrer quando são violados os limites do fator de potênciaequivalente (FPe), do fator de desequilíbrio de corrente (KI7KI0), de distorçãoharmônica total de tensão (DHTv) e do valor da variação diária da potênciareativa fundamental (Chth). O "Caso 12" se refere à sugestão debalanceamento das fases e instalação de filtro passivo, e irá ocorrer quandosão violados os limites do fator de potência equivalente (FPe)1 do fator dedesequilíbrio de corrente (KI7KI0) e de distorção harmônica total de corrente(DHTi). O "Caso 13" se refere à sugestão de balanceamento das fases, ainstalação de filtro passivo e banco reativo chaveado, e irá ocorrer quando sãoviolados os limites do fator de potência equivalente (FPe)1 do fator dedesequilíbrio de corrente (KI7KI0), de distorção harmônica total de corrente(DHTi) e do valor da variação diária da potência reativa fundamental (Q24h)· O"Caso 14" se refere à sugestão de instalação de filtro ativo trifásico comretorno, e irá ocorrer quando são violados os limites do fator de potênciaequivalente (FPe), do fator de desequilíbrio de corrente (KIVKI0)1 de distorçãoharmônica total de corrente (DHTi) e de distorção harmônica total de tensão(DHTv).
Os versados na arte valorizarão imediatamente os importantesbenefícios decorrentes do uso da presente invenção. Pequenas variações naforma de concretizá-la devem ser compreendidas como dentro do espírito dainvenção e das reivindicações anexas.

Claims (8)

Equipamento ε Método de Definição Automática de CompensaçãoReativa e/ou de Distúrbios de Corrente utilizando Medição emTempo Real.
1. Equipamento de definição automática de compensação reativa e/oude distúrbios de corrente utilizando a medição de tempo real caracterizado porcompreender:a) de um a quatro canais de entrada de sinais de tensão;b) de um a quatro canais de entrada de sinais de corrente;c) condicionador de sinais compreendendo:c1) sensores e circuitos de condicionamento dos sinaisanalógicos;c2) interface elétrica;d) unidade de processamento compreendendo:d1) placa de aquisição dos dados com conversoranalógico-digital;d2) memória para medição e armazenamento dos dados;d3) sistema de análise dos dados;d4) saída automática de informações do sistema.
2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelaentrada dos sinais de corrente possuir adicionalmente de um a quatro canaisde entrada, com níveis mais elevados, que necessitam a utilização de sensoresexternos do tipo bobina de Rogowski.
3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelaanálise dos dados de d3) compreender a indicação do local dos dados medidose armazenados, leitura dos dados, leitura dos gráficos, geração de relatório,configuração dos limites, classificação de casos, análise estatística.
4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelaanálise dos dados opcionalmente compreender a determinação daporcentagem, a geração do relatório e a impressão dos dados obtidos.
5. Método de definição automática de compensação reativa,desequilíbrios e distorções de corrente utilizando a medição em tempo realcaracterizado por compreender as etapas de:a) entrada de sinal de tensão e/ou corrente;b) sensoriamento e conversão analógico-digital dos sinais de a);c) identificação das componentes fundamentais;d) identificação das seqüências positivas;e) análise dos dados;f) classificação da forma de compensação mais adequada para ainstalação elétrica.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo sistemaatuar em instalações elétricas compreendendo sinais equilibrados e/ou não-equilibrados.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelosparâmetros adquiridos da corrente elétrica serem armazenados a cada minutoe comparados ordenadamente algumas grandezas medidas, como fator depotência equivalente (FPe), fator de desequilíbrio de corrente (Kl/Kl0),distorção harmônica total de tensão (DHTv), distorção harmônica total decorrente (DHTi) e variação diária da potência reativa fundamental (Q24h)·
8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por sugerirautomaticamente a compensação adequada para a instalação elétrica,compreendendo a montagem de bancos de capacitores e ou reatores, fixos ouchaveados, por fase ou trifásicos, além de filtros passivos, ativos ou híbridos.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103698623A (zh) * 2013-11-07 2014-04-02 国家电网公司 统一时标的动态无功补偿装置响应时间的测定方法

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