Tese (livre-docencia) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil

Resumo: No trabalho são apresentadas as diretrizes para a simulação operacional de Usinas Hidrelétricas (Reversíveis) em tempo real, através de um modelo matemático completo, no qual, são configuradas todas as características funcionais dos elementos (ENOS) da instalação. As simulações de...

Resumo: No trabalho são apresentadas as diretrizes para a simulação operacional de Usinas Hidrelétricas (Reversíveis) em tempo real, através de um modelo matemático completo, no qual, são configuradas todas as características funcionais dos elementos (ENOS) da instalação. As simulações de escoamentos permanentes, transitórios e oscilatórios em tempo extensivo, possibilitam avaliar as características mais adequadas para o projeto de uma Usina Hidrelétrica Reversível, inchindo-se os parâmetros do regulador e as várias manobras usuais, tais como. aceitação/rejeição total ou parcial de carga, em uma ou várias máquinas instaladas na Usina; o regulador poderá ser do tipo adaptativo. A rotina de cálculo desenvolvida no trabalho permite definir o controle ótimo para qualquer demanda de carga da Usina, através da determinação da rotação adequada para máximo rendimento operacional. O uso de um controlador programável (PLC), acoplado ao sistema de regulação, proporciona o controle da operação adaptativa em tempo real. A topologia adotada para a descrição da instalação hidráulica facilita a aplicação do equaci-onamento original desenvolvido no trabalho, utilizando o método de cálculo proposto - Método das Características (MOC)-, para simular a operação da Usina Hidrelétrica. A representação das curvas características das máquinas hidráulicas através das Séries de Fourier, conforme apresentado, permite interpolações para quaisquer condições operacionais, definidas por valores ótimos de funções contínuas, utilizando as variáveis de Suter. 0 regulador PID, com controle adaptativo, ajusta-se a qualquer condição operacional e proporciona a solução ótima para a operação do conjunto girante, instalado com ckloconversores, conforme é atualmente proposto para as Usinas Hidrelétricas Reversíveis modernas. A determinação dos "modos naturais, ou de vibrar da instalação", efetuada 110 domínio tempo, apresenta vantagens inequívocas ao possibilitar analisar conjuntamente os fenómenos oscilatórios provocados por perturbações internas que auto-excitam a instalação. As proposições apresentadas no trabalho são confirmadas através de simulações computacionais ilustrativas, nas quais ressaltam-se as vantagens na utilização da metodologia proposta para modelar matematicamente uma instalação hidrelétrica qualquer, com todos os seus elementos (ENOS) dinamicamente representados em tempo real

Abstract: The directions to simulate the operation of a Hydroelectric Power Plants (Reversible) in a real time by a mathematics model, in that, all the operational conditions of the system components (ENOS) are described, are presented in this research. Steady, transient and oscilatory in a...

Abstract: The directions to simulate the operation of a Hydroelectric Power Plants (Reversible) in a real time by a mathematics model, in that, all the operational conditions of the system components (ENOS) are described, are presented in this research. Steady, transient and oscilatory in a extensive period simulations allow to evaluate the adequate configuration to design a Pumped Storage Scheme, including the regulator parameters and the several common maneuvers, such as, total or partial load acceptance/rejection, with one or more hydraulic machines. The regulator can be a adaptive one, and the computational procedure developed allow to define the optimum control to any load demand, by setting the machine speed for the best efficiency point. The use of a Programable Logical Controllers (PLC) connected to the actuator system provides the adaptive operational control in a real time. The structured process for the description of the hydraulic network topology make easy the application of proposed method, applying the Method of Caracteristics(MOC), to simulate Power Plant operation. As showed the representation of the hydraulic machine characteristics by using Fourier Series, allowing interpolations to any operational conditions, which are definided in a Suter Plane. The PID regulator, with adaptive control, can adjust to any operational condition and provide the optimum solution for the rotate set, using cyclo con verter system, as recently used in a Reversible Power Storage Schemes. The determination of the system natural or vibration modes, done in a time domain, shows unmistakable advantages providing to analyse oscillatory flow from inner disturbance that self excitates the system. The guidelines here proposed are validated by illustratives computer simulations, in which stands out the advantages for modeling mathematically a general hydroelectric system with all elements (ENOS) dynamically represented in a real time