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Capítulo 1 – Introdução

1. 130 FIGURA 50 EXEMPLO DE ORGANIZA O DAS SEQU NCIAS POR 5 131 NDICE TABELAS TABELA T 5 98 0 dare ea ge canais 27 TABELA 2 CONHECIMENTOS NECESS RIOS AOS OPERADORES FUN O DO N VEL HIER RQUICO DO CENTRO CONTROLE CURTIS 42 TABELA 3 SIMULADORES EM UTILIZA O NO MUNDO ssescecececeesesseeecececeeneseececececeeuenenceceseceegeneececetsauegeneeeeeeeees 45 TABELA 4 DIFERENTES GRUPOS 5 4 5 5 52 TABELA 5 CONFIGURA ES B SICAS DO OTS E SUAS CARACTER STICAS cccccceessseececececeeeeseececececeensneececeseeeeneneeeeeeeees 62 TABELA 6 CLASSES DE EQUIPAMENTOS 72 TABELA 7 DADOS PARA EXEMPLO DE CONFIGURA O DE SUBESTA O ssssccccecessessssecececeeseeesaesececeeseeaaeseeseeceeaaeas 95 TABELA 8 RESULTADOS DA CONFIGURA O DE SUBESTA
2. 123 DETALHAMENTO DOS RECURSOS DISPON VEIS 123 1 123 2 SEQU NCIAS 320s c2in06 129 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS 134 vili NDICE DE FIGURAS FIGURA 1 DEFINI O DE ESTADOS OPERATIVOS DO SISTEMA EL TRICO 16 FIGURA 2 DIAGRAMA DO MODELO EL TRICO DO PRIMEIRO SIMULADOR PROPOSTO 77 22 FIGURA 3 DIAGRAMA DO SIMULADOR PROPOSTO EM POD82 ssscccssssccecsssseceesaececesssececsesseceesaececessseceeaeeeceaas 22 FIGURA 4 DIVIS O DO OTS SUBSISTEMAS DYL83 _ sesccceesssceceessececssececeessececessseceessesecsesaececesseceesseeecesaas 24 FIGURA 5 SIMULADOR PROPOSTO PARA MERCADOS DE ENERGIA 1 37 FIGURA 6 MODELO DE DECIS O PODO8 cccssscccsssscceesssseceesseeecssssececsseeecsesseeecessseceesseseceesaeeeceesseeeesaeseceegas 38 FIGURA 7 MODELO DE DECIS O POD10 ccssscccssssececsssseceesseeeceessececsseseceesaececesseceesasseceeaaeeccsesseceeaeseceeaas 41 FIGURA 8 FLUXO DE INFORMA ES NO OTS cccccccccessseececececesseececececeseensececeseceeuesecceceeeceeueneececessaueneneeceeeeeau
3. Capacitor Carga de distribui o DISTLOAD FEEDER JUMPER LINKNODE Reator Subesta o Terminal de barramento BUSBARTERMINAL Transformador de 3 enrolamentos TRANSF3W V rtice gr fico VERTEX Tabela 6 Classes de equipamentos Uma vez que a estrutura utilizada para armazenar os par metros el tricos foi apresen tada nos subcap tulos que se seguem cada um dos equipamentos el tricos que po dem ter seu comportamento modelado pelo OTS ainda que de forma simplificada ser apresentado em detalhes As simplifica es adotadas quando existirem ser o discutidas 4 2 Cargas Pra891 A din mica dos sistemas el tricos ocorre principalmente devido constante varia o da pot ncia demandada pelas cargas Para simplificar a abordagem do problema pois 72 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos parece ser invi vel representar individualmente cada uma das cargas instaladas o sistema el trico normalmente dividido em diversas regi es de carga Cada regi o de carga segue basicamente uma curva de carga que representa as varia es de po t ncia ao longo do tempo Os pontos da curva de carga s o especificados em interva los discretos A cada ciclo de simula o as demandas de pot ncia s o determinadas atrav s das curvas por interpola o As cargas s o representadas nos barramentos de subesta es ou ao longo de alimen tadores conectadas atrav s de disjuntores chaves
4. Verifica o de laualdade Sistema Sem ncia Registro MECI 1 w de 34 Figura 49 Sequ ncia de eventos em modo online B Gerenciamento de arquivos de sequ ncias As sequ ncias de eventos assim como cen rio s o gerenciadas atrav s de arquivos XML Em cada arquivo poss vel armazenar um conjunto ilimitado de sequ ncias No entanto por uma quest o de facilidade de manuten o dos arquivos no que diz respeito sua edi o e ou atualiza o tem se adotado uma organiza o por subesta o conforme apresentado na Figura 50 Observe se que para cada subesta o do sistema el trico considerado existe um arquivo XML correspondente Cada arquivo armazena um conjunto de sequ ncias de eventos Cada sequ ncia por sua vez diz respeito a um automatismo por exemplo paralelismo moment neo de transformadores ou representa o das consequ ncias 130 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor de atua o de um dispositivo de prote o atua o do rel de dist ncia em zona 1 fase A e Sequ ncia 1 Paralelismo moment neo de transformadores Linha de evento 1 Linha de evento 2 Linha de evento N e Sequ ncia 2 Atua o do rel de sobrecorrente do alimentador JER Linha de evento 1 Linha de evento 2 Linha de evento N e Sequ ncia 1 Atua o do rel diferencial da barra 1 Linha de evento 1 Linha de evento 2 Li
5. 100 5 2 O SUBSISTEMA DE GERENCIAMENTO DO 101 5 2 1 Arquitetura cliente servidor a a a a a aee a a o aia A EE 101 52 2 aA AEAEE iiaeaae 102 523 Visual BASIE SO E asso 103 5 3 CEN RIO cj Gan END 104 5 4 SEQU NCIAS iria Serer ATO DO AN AA A Ses 106 5 5 CURVAS DE CARGA do no adendo aan aia aeaaaee iaa ia aa A iaa aia ata 108 5 4 1 Curvas de carga do grupo Aonicccccesesssssscccecessesssscesecsseessaaeeeseceseesessseesecsseesessesesecsseeaseasseeses 109 5 4 2 Curvas de cargado grupo 110 5 6 CONFIGURA ES 114 5 7 REGISTRO DO TREINAMENTO cecictned 115 5 8 EXEMPLO PR TICO DE UTILIZA O DO OTS cccccassesescececeecesescecececeaeeesecceceseauensseeceeeeeaeenssceceeeseauenes 116 5 9 CONSIDERA ES ganda bn edi 119 ano 120 120 6 1 CONSIDERA C 120 6 2 SUGEST ES PARA FUTUROS caraca ra rara 121 LAN OI E 8 EE
6. 55 CMP Caminho Descri o Valor Corrente Valor Instrutor ACP 11 e ie TE Mensuremerts Eiqueizam Biqueta EE cita i B 185 Measurements PosicaoChave Estado da Chave Fechada 195 M Terminal Estado Teminal Estado de Terminal ACAMP W Teminal2 Estado Terminal Estado de Terminal 7 Branch 4 Branch10 _ Branch11 4 Branch12 _ Branch13 Branch15 Branch16 _ Branch it Branch3 4 Branch4 Branch5 _ Branch6 7 Branch7 _ Branch8 m Rrancha Itens apresentados T rmino Usu rio A o Coment rio 11 12 2013 09 25 48 Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF1A e TF1B Verifica o de Igualdade 11 12 2013 09 25 48 is Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e TF2B Verifica o de Igualdade 11 12 2013 09 25 45 Inicializa o do OTS conclu da 11 12 2013 09 25 45 is Cen rio inicial caregado Coment rio do cen rio Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada Registro 120 1 de 4 Figura 34 Guia Cen rio chave fus vel 2E selecionada Cen rio ERES Curvas de carga Configura es a elal b 8 Edoon Nomas O Thifef CMP E E Descri o Valor Corrente Valor Instrutor ACP 1D1 1D2 Hs Teminall Estado Teminal ae Dg Teminall IA AES Dg Teminall PA L ACAMP Sg
7. 8 H JER E MAG E 5 E In cio T rmino Usu rio A o Coment rio 04 11 2013 15 59 32 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e TF1B Verifica o de Igualdade 04 11 2013 15 59 32 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e TF2B Verfica o de Igualdade 04 11 2013 15 59 32 Sistema Inicializa o do OTS conclu da 04 11 2013 15 59 32 Sistema Cen rio inicial carregado Coment rio do cen rio Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada 04 11 2013 11 08 28 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e Verifica o de Igualdade 11 2012 11 08 28 ist Semu ncia de eventos disnarada Nome da semu ncia TAP das transfomadores e TEIR Verficac o de Inualdade Registro Wal 1 12 Figura 38 Configura o das curvas de carga No in cio do treinamento o instrutor informa o dia e o hor rio que ser o simulados Ent o as curvas de carga com os dados correspondentes s o automaticamente ajus tadas Um trecho do c digo respons vel por esta fun o est apresentado na Figura 39 O script que gerencia as curvas de carga utiliza um algoritmo independente do interva lo entre um patamar de carga e o pr ximo Assim n o h depend ncia do software com rela o ao padr o adotado pela companhia distribuid
8. Autor Marcos Netto JULGAMENTO Examinadores Conceito A Aprovado R Reprovado Insuficiente Observa es 1 O Trabalho ser considerado Aprovado se todos os Examinadores atribu rem conceito A 2 O Trabalho ser considerado Reprovado se forem atribu dos pelos menos 2 conceitos R 3 O Trabalho ser considerado Insuficiente se for atribu do pelo menos um conceito R Neste caso o candidato dever apresentar novo trabalho A banca deve definir como avaliar a nova vers o da Disserta o Este documento ter a validade de 60 sessenta dias a contar da data da defesa da Disserta o Resultado Final Conceito A ou seja Aprorada Observa es Prof Dr Antonio Carlos Zambroni de 3 Examinador Unifei oouza HERE a a or xamin Orientador Unifei Pr Reitoria de Pesquisa e P s Gradua o Av BPS 1303 Caixa Postal 50 37500 903 ITAJUB MG BRASIL Tel 35 3629 1118 3629 1121 Fax 35 3629 1120 posgrad unifei edu br Dedicada aos meus pais Moacir Netto e Francisca Grisotto Netto E aos meus irm os Ivan Vitor e Edson Netto Agradecimentos Ao meu orientador e amigo professor Robson Celso Pires pela receptividade com a qual me acolheu quando eu ainda era aluno do quinto per odo da gradua o E desde ent o pela paci ncia dedica o e incentivo A todos os professores do Instituto de Sistemas El tricos e Energia da UNIFEI que direta o
9. Para o treinamento das fun es de classe 2 recomend vel que o modelo contenha pelo menos uma representa o din mica simplificada embora o mo delo de regime permanente possa atender parcialmente A fim de simular situa es complexas de emerg ncia Classe 3 incluindo pro blemas de estabilidade as dificuldades com dados e modelos aumentam con 58 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores sideravelmente devido a necessidade de representa o mais detalhada das di n micas do sistema O modelo para treinamento das fun es de gerenciamento de energia est ba seado principalmente em curvas de carga dados de gera o contratos para importagao exportagao de energia etc Para perdas na rede e restri es em transmiss o de energia modelos adicionais de elementos da rede podem ser necess rios por exemplo fluxo de pot ncia timo Os programas dispon veis para resolver fun es de planejamento da opera o nos centros de controle podem ser utilizados para treinamento neste campo O desenvolvimento de um simulador capaz de representar desde condi es normais at as de emerg ncia requer modelos din micos adequados Al m disso deve ser implementado de modo interativo com condi es de receber comandos enviados pelo treinando pelo instrutor e disparos programados no pr prio sistema sem nenhuma restri o Uma solu o de compromisso entre a exatid o do modelo e tempo de simu
10. 4 9 Considera es finais Tendo apresentado cada um dos modelos embarcados no OTS alguns detalhes de sua implementa o computacional e quando existentes suas limita es a capacida de de representa o dos sistemas el tricos pelo simulador est posta Adicionalmente apresentam se como estes modelos s o utilizados pelos algoritmos de simula o quais sejam o processador topol gico e o fluxo de pot ncia Embora ambos sejam bastante conhecidos e amplamente divulgados tanto na academia como na ind stria o contexto e a forma de implementa o computacional acabam particularizando cada uma das aplica es 99 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento 5 1 Considera es iniciais Nos cap tulos anteriores os simuladores para treinamento de operadores foram apre sentados e contextualizados como ferramenta de suporte opera o em tempo real Seu desenvolvimento hist rico foi descrito em ordem cronol gica Discutiu se a classi fica o dos diversos softwares existentes de acordo com a estrat gia adotada em cada caso no que diz respeito modelagem plataforma de desenvolvimento funcio nalidades consideradas entre outros Finalmente foram mostradas as caracter sticas e limita es consequentes da escolha de modelos est ticos isto da simula o ba seada no algoritmo de fluxo de pot ncia Todo o conte do apresentado anteriormente d suporte ao e
11. 61 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores J no segundo caso nenhum servidor adicional requerido Esta configura o nor malmente encontrada em empresas que especificaram o OTS durante o processo de aquisi o do sistema SCADA Nesta situa o apenas os fabricantes que j embarca ram o simulador ao seu sistema s o considerados S o caracter sticas t picas do OTS integrado ao centro de controle Utiliza exatamente o mesmo hardware do centro de controle Utiliza o pr prio sistema SCADA do centro de controle normalmente com al gumas adapta es Por exemplo quando em modo de simula o apresenta da nas telas uma tarja com avisos do tipo modo de simula o ou OTS O obje tivo garantir que o operador n o envie um comando para o sistema el trico real por engano Operador Treinando Instrutor Operador Treinando Instrutor Treinamento Operador Operador Operador Operador Opera o normal SCADA SCADA PSM SCADA SCADA Servidor principal do Servidor backup do Servidor de Servidor principal do Servidor backup do centro de controle centro de controle simula o centro de controle centro de controle PSM PSM Lo Campo Centro de controle UTRs UTRs Caso 1 Caso2 Figura 12 OTS integrado ao sistema SCADA EMS do centro de controle A Tabela 5 a seguir um resumo das principais caracter sticas dos simuladores em fun o de sua configura o Caracter s
12. 7 Zi 0 lyl i 4 20 1 0 0 0 A matriz admitancia de corre es ent o definida na equa o 4 21 onde repre senta o tap original do transformador e a o tap novo Y lazas lY laza 4 21 80 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Os termos resultantes da opera o matricial s o assim definidos AY a Zu 4 22 ga AY AY E 2 4 23 1 Ah Za Zu 0 4 24 A substitui o dos termos 4 22 4 23 e 4 24 na equa o 4 19 resulta na seguinte equa o matricial 4 25 Li 0 AF Ah 0 o dB o a el 4 25 lc 5 ADO ee oj y As express es para as inje es de corrente podem ent o ser determinadas Li AY V AY E V 4 26 AY Vi 4 27 As inje es de corrente de compensa o Ie e I devem ser recalculadas cada vez que a posi o do tap ou as tens es nos terminais do transformador forem alteradas 4 3 3 Transformadores de tr s enrolamentos Para os transformadores de tr s enrolamentos por sua vez a possibilidade de mode lar equipamentos com tap n o est dispon vel Em sendo assim o modelo considera do para transformadores de tr s enrolamentos uma extens o natural do que foi apresentado para os transformadores de dois enrolamentos sem tap A representa o pelo equivalente em estr
13. Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos significativas tanto na etapa de configura o das subesta es como na etapa de con figura o da rede el trica global Caracter sticas pr prias da POO e da linguagem C introduzem algumas particulari dades ao algoritmo de configura o de redes que o diferem da metodologia tradicio nal S o elas O uso de listas encadeadas alocadas dinamicamente e de ponteiros evitam varreduras constantes nos vetores de dados para renumera o das se es de barras configuradas otimizando o desempenho computacional desta metodo logia A configura o realizada em duas etapas somente configura o das subes ta es e da rede el trica global A etapa de constru o das tabelas equipa mento barra da metodologia tradicional mapeiam os equipamentos conecta dos as se es de barramento nas barras configuradas pode ser eliminada do processo Cab88 O mapeamento definido automaticamente atrav s da co nectividade existente entre as barras e os objetos que representam os disposi tivos objetos cont m internamente todos os dados e funcionalidades dos ele mentos que descrevem 4 8 2 Exemplo num rico de configura o da subesta o Cos06 A Figura 28 a seguir representa os circuitos e disjuntores de uma subesta o identifi cada pelo n mero 3 Todos os circuitos e disjuntores s o igualmente identificados por n meros Adicionalmente a vari vel STATUS que in
14. o torna a repeti o do procedimento necess ria o que gera o vetor F f cil verificar que uma terceira execu o do pro cedimento n o alterar os valores em F Verifica se portanto que apenas dois valo 95 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos res diferentes aparecem em F a saber 20 e 22 Isto indica que a subesta o com o status de disjuntores indicados gera dois n s el tricos Os circuitos conectados a cada n s o aqueles aos quais correspondem os mesmos valores de F j A Figura 29 apresenta o resultado da configura o da subesta o na forma de diagrama unifilar 20 21 25 22 24 23 Figura 29 Diagrama resultante da configura o da subesta o exemplo 4 8 3 Exemplo num rico de configura o da rede Ap s a configura o de cada subesta o do sistema considerado o passo seguinte a configura o da rede el trica Esta etapa parte dos resultados da etapa anterior pro curando atrav s do processamento de ramos interconectados linhas e transformado res as subesta es previamente configuradas O mesmo algoritmo utilizado para configura o de subesta es novamente utilizado com a diferen a de que os disjun tores agora s o substitu dos pelos ramos encarados como disjuntores sempre fecha dos e os circuitos da aplica o anterior s o agora n s el tricos Para melhor descre ver o m todo suponha que ao final da etapa anterior verificou se
15. 100 20 0 20 100 20 F z gt E Wg SE CMP PN1 A2 Measurements S0BF trp Hs SE CMP PN1 C Measurements PosicaoDisjuntor Estado do Disjuntor Aberto 0 gt gt gt gt gt gt gt T E In cio T rmino Usu rio A o 02 11 2013 15 53 51 Instrutor 02 11 2013 15 53 51 Sistema 02 11 2013 15 53 51 Sistema 02 11 2013 15 46 48 Instrutor 02 11 2013 15 46 48 Sistema 11 2012 15 46 48 Registro 14141 Novo arquivo de sequ ncias de eventos ativado Sequ ncia de eventos disparada Sequ ncia de eventos disparada Novo arquivo de sequ ncias de eventos ativado Sequ ncia de eventos disparada ist Senu ncia de eventos disnarada 1 de 33 Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TFZA e TF2B Verfica o de Igualdade Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TFIA e Verifica o de Igualdade Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TFZA e TF2B Verfica o de Igualdade Nome da sem ncia TAP dns transformadores TE1A e TF1R Venficac o de Inualdade Figura 36 Sequ ncia de eventos em modo de edi o O funcionamento l gico dessa guia de maneira geral simples A express o boolea na monitorada continuamente e ao assumir condi o l gica verdadeira dispara a lista de eventos sequenciais No exemplo da Figura 36 considere que a sequ ncia denominada Prote o 50BF CMP PN1
16. 2 Limita es apresentadas pelos OTS ent o desenvolvidos Os sistemas el tri cos interligados e complexos s o simultaneamente influenciados por muitos operadores distribu dos geograficamente em centros de controle regionais de subesta es de centrais geradoras de interconex es entre outros Quando visto por este prisma um operador um membro entre muitos cada um com capacidade de atua o e controle reas de jurisdi o e responsabilidades dife rentes Diversos tipos de opera o requerem a es coordenadas entre opera dores de centros de controle diferentes Diversos aplicativos de aux lio toma da de decis o em centros de controle em tempo real como o de an lise da se guran a operativa haviam sido desenvolvidos recentemente e portanto n o estavam considerados no OTS A taxa de atualiza o dos sistemas SCADA es tava contemplada entre dois e quatro segundos A capacidade de resposta dos simuladores no entanto apresentava se conforme a seguir a Simula o sem altera o topol gica 6 a 10 segundos b Simula o com altera o topol gica 1 5 2 5 x 6 a 10 segundos Problemas na modelagem din mica Para melhor entendimento das necessi dades de modelagem din mica a seguinte divis o foi proposta a Sistema interligado como uma grande e nica ilha b Sistema composto por duas ou mais ilhas cada uma com frequ ncia uni forme c Sistema em processo de separa o em ilhas com
17. A linguagem de marca o extens vel XML eXtensible Markup Language foi propos ta pelo cons rcio World Wide Web tamb m conhecido como W3C como um formato estruturado para descri o de dados Trata se de um padr o aberto de utiliza o sim ples que se utiliza de arquivos de texto Portanto independente da plataforma e do sistema utilizado e seu conte do pode ser interpretado por programas de aplica o A Figura 13 a seguir um exemplo da estrutura deste tipo de arquivo Um documento XML composto basicamente por elementos e atributos Um elemento XML toda a informa o contida entre as marca es de abertura lt no me do elemento gt e fechamento lt nome do elemento gt inclusive Os elementos s o extens veis e t m relacionamentos No exemplo da Figura 13 tem se que XPOWERDATA o elemento raiz PSR um elemento filho de XPOWERDATA Flow Graphic e Identifier s o elementos irm os e filhos de PSR O conte do de um elemento pode ser composto por outros elementos por uma infor ma o simples ou pode ser vazio n o conter informa o nenhuma No exemplo anterior XPOWERDATA composto por elementos FlowTolerance tem conte do simples e ShortName um elemento vazio O atributo por sua vez utilizado para prover informa o adicional sobre um elemen to qualquer No exemplo anterior parent id ide type s o atributos do elemento PSR A estrutura de um arquivo XML
18. o que foi efetivo no restabelecimento das condi es operativas da rede Na pr tica alguns meses ap s o treinamento o mesmo banco de capacitores que havia sido co locado fora de servi o no treinamento pegou fogo e foi retirado de servi o pela prote o Os operadores daquele turno que haviam participado do treinamento se utiliza ram da mesma estrat gia e atuaram rapidamente no sentido de normalizar o sistema A atua o dos operadores foi assertiva O OTS da NYPP j utilizava a esta altura o software de an lise de estabilidade transi t ria apresentado anteriormente e descrito em Vad91 como auxiliar ao planejamento e execu o dos treinamentos O artigo tamb m apresentou algumas sugest es de desenvolvimento futuro no sentido de tornar a ferramenta de simula o ainda mais pr xima do real Em Kyu94 apresentado o OTS desenvolvido pela companhia japonesa HEPCO Hokuriku Electric Power Company A simula o de estabilidade transit ria em tempo 31 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico real foi considerada um requisito de projeto Para alcan ar este objetivo o software foi desenvolvido para utilizar esquemas de processamento paralelo e arquitetura multi processador Adicionalmente os modelos convencionais de geradores sofreram algu mas simplifica es como por exemplo a desconsidera o dos enrolamentos amorte cedores O m todo de integra o utilizado foi o trapezoidal impl cito justi
19. O ccccccessssseececectenssescecececeeneneececeeeeeegeneececeseaeeneneeeeeeeeas 95 TABELA 9 DADOS PARA A ETAPA DE CONFIGURA O DA REDE cccccsssseseecececesnssescecececeeneneececececeeneneececeseaeaueeeeeeeeees 96 TABELA 10 RESULTADOS DA ETAPA DE CONFIGURA O DA REDE ssssseeccceceensseececececeeneseececececeeneneececeseeeegeneeeeeeeeas 97 TABELA 11 FAIXAS DE TENS O DOS 5 109 TABELA 12 DESCRI O DA ESTRUTURA DE REGISTRO DO TREINAMENTO ccssssescecececeeneseececececeeeeneececeseaeeneseeeeeeeeas 116 TABELA 13 FUNCIONALIDADES DISPON VEIS GUIA CEN RIO sssssssssesssesssesesesesesssssesesesesesesesssesesesesesesesesesesesesese 125 TABELA 14 DESCRI O DA TABELA DE VISUALIZA O DE VARIAVEIS csceccccecessececececeaneseececececeeuenecceceseeeeneneseeeeeeas 126 TABELA 15 DEFINI O DE SIMBOLOGIA PARA OPERADORES BOOLEANOS 5 5 5 127 TABELA 16 DESCRI O DOS MODOS DE VISUALIZA O DE 5 5 TABELA 17 FUNCIONALIDADES DISPON VEIS PARA GERENCIAMENTO DOS ARQUIVOS XML TABELA 18 FUNCIONALIDADES DISPON VEIS PARA GERENCIAMENTO DAS SEQU NCIAS CONTIDAS NO
20. intertravamento dos disjuntores da barra PN 01 assim como os procedimentos neces s rios para libera o do comando Adicionalmente para o mesmo sistema desenvolveu se um aplicativo EMS conhecido como sequenciador de manobras Este tipo de ferramenta tem ganhado import ncia dentro das companhias de distribui o de energia el trica principalmente porque per mite reduzir o tempo gasto com manobras o que em alguns casos pode inclusive melhorar os indicadores de continuidade da distribuidora Para compreender a vanta gem deste aplicativo considere se por exemplo que devido atua o da prote o diferencial do transformador TF 1B os disjuntores DJ 01B e B1 sejam abertos trip Os procedimentos da companhia pedem que o operador realize resumidamente as seguintes manobras 1 Seo disjuntor B2 estiver fechado abrir 2 Se o disjuntor B3 estiver fechado abrir 3 Se o disjuntor B4 estiver fechado abrir 4 Fechar o disjuntor C 117 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento 5 Identificar qual a ordem de prioridade entre os alimentadores JER POC e OI3 para este exemplo considere que o alimentador JER tem prioridade sobre os demais seguido por POC e pelo menos priorit rio OI3 6 Verificar se poss vel assumir a carga do alimentador JER o mais priorit rio atrav s do transformador TF 1A Para isso somar a ltima medi o v lida de pot ncia em JER do transformador TF 1A Se a somat ria n
21. la o deve ser encontrada Dois tipos de fen meno devem ser distinguidos Fen menos de m dio e longo prazo diretamente observ veis a partir do mode lo do centro de controle incluindo problemas de colapso de tens o Fen menos de curto prazo n o observ veis a partir do modelo do centro de controle mas que no entanto podem ter consequ ncias importantes no esta do do sistema Este ltimo pode ser calculado de modo aproximado utilizando programas simplifica dos de estabilidade transit ria Ele calcula o impacto imediato de uma grande pertur ba o no sistema e deduz o estado final baseado em um crit rio simplificado Considerando o modelo din mico de m dio prazo as seguintes propriedades s o im portantes Um modelo de fluxo de pot ncia que contenha todos os elementos relevantes linhas de transmiss o transformadores etc As cargas sejam fun o da tens o e da frequ ncia As unidades de gera o considerem modelos para caldeiras turbinas regula dores de velocidade CAG e regulador de tens o 59 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores Os dispositivos de prote o sejam modelados para fun es de sobrecarga descarte de cargas sub e sobrefrequ ncia subtens o e perda de sincronismo A topologia da rede definida pelos equipamentos de manobra barramentos e afins seja totalmente apresentada ao operador A Figura 10 apresenta um passo de tempo do OTS com
22. o num rica Verifica se que o m todo trapezoidal impl cito tem sido largamente utilizado justificado principal mente por sua estabilidade num rica O simulador apresentado nesta disserta o n o considera por enquanto a modela gem do comportamento din mico dos sistemas el tricos Os geradores s o represen tados de forma simplificada isto atrav s do modelo normalmente utilizado em estu dos de fluxo de pot ncia Os demais equipamentos prim rios normalmente represen tados por modelos din micos n o est o considerados Embora este seja um fator limitante e restrinja o universo de aplica o do software as fun es dispon veis atualmente atendem as necessidades de treinamento dos opera dores dos centros de controle de grandes consumidores de energia el trica compa nhias do setor de alum nio de petr leo e de siderurgia e ainda as distribuidoras de 66 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos energia el trica Isto se justifica pelo pr prio contexto no qual os centros de controle destas empresas est o inseridos em cuja fun o principal ainda o gerenciamento de carga Quando se considera as constantes de tempo associadas ao sistema SCA DA EMS os equipamentos modelados por equa es diferenciais normalmente n o s o supervisionados a partir destes centros de controle Por exemplo os geradores e equipamentos prim rios associados caldeira turbina etc s o supervisionados pelos centr
23. 20 2 2 OTS aaia 20 2 3 OTS NO 43 2 4 CONSIDERA ES 44 CAPITULO 47 SIMULADOR PARA TREINAMENTO DE OPERADOREG cccssssccccsssececcsssecccceeeeccasececcnssseeesscesseseees 47 8 1 CONSIDERA ES INICIAIS nada Ene pag aaa nadando dE dando Enviando 47 3 2 SIMULA O DE SISTEMAS EL TRICOS EM TEMPO REAL ccccceeeeeeererererenaneeerererarenan 48 3 2 1 Tempo real estendidO ses ives ad gostaada de Vand dean da da ta a Ea Sh te devoid Se a aa S SUAS 49 3 212 Tempo red flexivel ssa a a 49 3 23 Tempo real congelado ienes 49 8 3 SIMULADOR PARA TREINAMENTO DE OPERADORES sssscecscececececececscececececececscecececececesecececececeeeseseeeeeeecs 50 33 1 Fun es GerdIS A 52 3 3 2 FUN ES 5 5 1 55 3 3 3 Aspectos de a 57 3 3 4 Diferentes configura es do OTS ccccccsssssscceessesesesscecesseseceessesscsssecsessssecsessesecesseceessseeees 61 3 4 OTS NO CONTEXTO DE REDES INTELIGENTES POD10 cccssscccsssseceessececeeseee
24. Conhecimentos necess rios aos operadores em fun o do n vel hier rquico do centro de con trole Cuk13 CCN Centro de Controle Nacional CCR Centro de Controle Regional CCD Centro de Controle da Distribui o 42 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico 2 3 OTS no Brasil O trabalho de Ale96 apresenta um m dulo computacional com capacidade de repre senta o din mica generalizada do sistema el trico din micas r pidas e lentas O desenvolvimento foi feito considerando o conceito de POO Programa o Orientada a Objeto e para isso estruturas de dados espec ficas foram propostas Adicionalmente deve se dizer que o motor de simula o utilizado pelo sistema SCADA EMS conside rado nesta disserta o resultado deste trabalho Em Ara02 est apresentada a experi ncia da CHESF com a utiliza o do simulador PowerWorld como ferramenta de treinamento de operadores Este software na verda de foi desenvolvido pela Universidade de Illinois University of Illinois at Urbana Champaign com o objetivo principal de ser uma ferramenta de ensino acad mico A simula o baseada em um algoritmo de fluxo de pot ncia As telas utilizadas s o gen ricas e n o representam a mesma interface utilizada pelo operador no centro de controle em tempo real Os artigos Oli03 e Oli05 descrevem o trabalho de integra o entre o sistema SCA DA EMS SAGE e o EPRI OTS realizado pelo CEPEL em parceria com a C
25. L GICO DO 5 nana nana nana na nana nada FIGURA 41 EXEMPLO DA GUIA CONFIGURA ES cccccscesescecececeecesescececcceauerescecececeenesescecececeeneneececeseaeageneceeeeeees FIGURA 42 EXEMPLO PR TICO DE UTILIZA O DO OTS cccccccceecessececececeenesescecececeeneseseececeeeeueneeeecessaeeneneeeeeeeees FIGURA 43 DIVIS O DA INTERFACE UTILIZADA PARA GERENCIAMENTO DE CEN RIOS EM SE ES sssecececeeceseeeeeeeeees 123 FIGURA 44 FILTRO DE VARI VEIS A PARTIR DO TREEVIEW sssssssesessssseseseseseseseseseseseseseeseseasauseasgsssasgsasaeasasasssgeges 124 FIGURA 45 FILTRO DE VARI VEIS ATRAV S DE EXPRESS ES 5 126 FIGURA 46 EXEMPLOS DE EXPRESS ES BUSCA DE VARIAVEIS ssssseccceceesessececeseceenesescecececeensneceeceseaeegeneeeeeeeees 127 FIGURA 47 FOR ANDO VALORES DE VARI VEIS MASSA cccccccecsssscecececeecesescecececeenesesceceeeceeueneeeeceseaeegeeeeeeetees 128 FIGURA 48 DIVIS O DA GUIA SEQU NCIAS EM SE ES ssssssesesesesssesesesesesesesesessseseseeseseaesssesessgsssgegsssasasassesseege 129 FIGURA 49 SEQU NCIA DE 5
26. No segundo artigo Pra89 os autores apresentam os algoritmos utilizados e os resul tados das simula es realizadas O pior caso dentre os considerados a perda de uma unidade geradora em um sistema com 904 barramentos foi simulado em 3 10 segun 28 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico dos Esta simula o foi feita considerando os modelos mais refinados de carga e uma mescla entre os modelos de primeira segunda e terceira classe de unidades gerado ras H de se destacar ainda que o algoritmo de fluxo de pot ncia considerado foi o desacoplado r pido que como os pr prios autores admitiram pode apresentar dificul dades para converg ncia em alguns sistemas Este trabalho pode ser considerado como o fechamento da segunda gera o de OTS Em Kai90 foi descrita a experi ncia da companhia el trica chinesa China Light amp Power Company na utiliza o do OTS desenvolvido pela Harris Corporation e comis sionado em junho de 1986 Segundo os autores o primeiro desenvolvimento de uma ferramenta de simula o foi finalizado em 1980 Os resultados mostrados portanto j faziam parte de um segundo est gio de desenvolvimento A publica o no entanto n o trouxe nenhuma novidade com rela o ao que j havia sido feito em trabalhos anteriores Ao contr rio v rios itens importantes n o foram considerados por exem plo a sensibilidade da carga em fun o da varia o da tens o No trabalho de Vad91 s
27. PN 01 Esta barra seccionada atrav s do disjuntor C DJ 01A Figura 42 Exemplo pr tico de utiliza o do OTS 116 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento Em fun o das caracter sticas de curto circuito deste sistema os transformadores TF 1A e TF 1B n o podem operar continuamente em paralelo Existe portanto um auto matismo programado no IED da barra PN 01 denominado paralelismo moment neo de transformadores Este automatismo garante que os disjuntores A1 B1 e C nunca per mane am fechados continuamente exceto em condi es de manobra onde o intervalo de tempo n o ultrapasse poucos segundos Todavia suponha que por motivo de manuten o seja necess rio desenergizar e iso lar transformador TF 1B Para faz lo sem nenhum preju zo s cargas conectadas nos alimentadores JER POC e OI3 disjuntores B2 B3 e B4 respectivamente ne cess rio fechar o disjuntor C antes de abrir o disjuntor B Essa manobra permitida e inclusive caracteriza o nome escolhido para este automatismo Por m antes que o operador possa enviar um comando de fechamento ao disjuntor C ele obrigatoriamente deve selecionar qual disjuntor A1 ou B1 ser aberto em conse qu ncia do fechamento do disjuntor C As l gicas deste automatismo foram reproduzi das no OTS atrav s da constru o de sequ ncias de eventos Assim os operadores puderam perceber durante o treinamento a exist ncia de um mecanismo l gico de
28. Proceedings of the IEEE 63 4 712 715 Sato K Yamazaki Z Haba T et al 1982 Dynamic Simulation of a Power System Network for Dispatcher Training Power Apparatus and Systems IEEE Transactions on PAS 101 10 3742 3750 Shahidehpour M Yamin H Li Z 2002 Market Operations in Electric Power Systems Forecasting Scheduling and Risk Management 1 Ed Wiley IEEE Press ISBN 978 0 471 22412 9 Shiota H Tamenaga Y Tsuji T et al 1983 Development of Training Simulator for Power System Operators Power Apparatus and Systems IEEE Transactions on PAS 102 10 3439 3445 Sigari P Rafian Naini M Sluis K J 1993 Portable and affordable operator training simulators Computer Applications in Power IEEE 6 3 39 44 Spanel U Kreutz M Roggatz C 2002 Simulator based operator training ensuring quality of power system operation Power System Management and Control 2002 Fifth International Conference on Conf Publ No 488 371 376 Stagg G W El Abiad A H 1979 Computa o Aplicada a Sistemas de Gera o e Transmiss o de Pot ncia Guanabara Dois Stott B 1974 Review of load flow calculation methods Proceedings of the IEEE 62 7 916 929 Stubbe M Promel F Van Meirhaeghe P et al Training operators to acute system contingencies CIGRE 2006 C2 301 Susumago 1 Suzuki M Miyama K et al 1986 Development of a Large Scale Dispatcher Training Simulator and Training Results Power
29. Rede Modelo das Controle Carga Frequ ncia Unidades Processador Topol gico gt p Despacho Econ mico Geradoras Fluxo de Pot ncia A Interc mbio Figura 2 Diagrama do modelo el trico do primeiro simulador proposto Lat77 Um avan o significativo foi apresentado em Pod82 Segundo os autores na proposta apresentada um sistema de 250 barras simulado em 2 segundos um sistema de 500 barras em 4 segundos e um sistema de 1000 barras em 8 segundos A ideia de participa o de um operador experiente no treinamento tamb m foi considerada e neste caso evolu da O desenvolvimento contemplou uma interface dedicada ao ins trutor Diversas fun es foram disponibilizadas atrav s desta interface como est apresentado na Figura 3 Console do Operador Telas e Fun es SCADA Menus SEs Unifilares Tabulares Lista de Alarmes Centro de Modelo do Controle Sistema El trico a Evento Telas e Fun es CAG Operador _ ccf programado DE Reserva C lculos de Interc mbios Programados Console do Instrutor Inicializa o da simula o Controle da execu o Introdu o de eventos Atua o como Operador de Usina de SE ou de um sistema externo Acompanhamento do desempenho do treinando An lise de eventos Instrutor Figura 3 Diagrama do simulad
30. Sequ ncias tamb m est dividida em tr s se es com objetivo de simplificar o detalhamento dos recursos dispon veis conforme est mostrado na Figura 48 Sequ ncias Curvas de carga Configura es q Arquivo G 8 EAuser Marcos Neto Desktop OTS OTS SOE xml 5 j Ativar sequ ncias atuais Sequ ncias S o s Prote o 50 CMP PN1 A2 C M Habilitar Desfazer 9 4 Disparo Espera 0 s 7 Express o SE CMP PN1 A2 Terminal2 IA gt 800 AND SE CMP PNTAT Measurements PosicaoDisjuntor 0 AND autom tico de disparo SE CMP PN1 C Measurements PosicaoDisjuntor 1 I Repetir sequ nci eleja zle 5 18 15 a T Caminho Dada Valor Unid Tempo relativo rs 4 M SE CMP PN1 ED 1 A2 Measurements 50 51fA trp TRIP Sobrecorente instant nea temporizada fase A 50 51 A 1 100 4 Mo SE CMP PN IED 1 42 Measurements 50 51ik rp TRIP Sobrecorente instant nea temporizada fase A 50 51 4 9 20 Mo 5 1 2 Measurements TrgOsc atd Osolograia Troger 1 o E SE CMP PNI ED 1 42 Measurements TrgOsc atd Osciografia Tigger 0 0 5 SE CMP PN1 A2 Measurements 50BF trp TRIP Falha do Disjuntor 50BF Atuado 100 iy SE CMPPN1 2 Measurements 50BF tp TRIP Falha do Disuntor 508 Normal 20 W SE CMP PN1 C Measurements PosicaoDisjuntor Estado do Disjuntor Aberto 0 gt gt gt gt
31. Tokyo Electric Power Company naquele momento a maior companhia el trica do mundo segundo o artigo No desenvolvimento do simulador foram considera das quatro esta es para instrutor ao inv s de apenas uma para que a simula o pudesse englobar diversos n veis hier rquicos de centros de controle O software foi desenvolvido para ser utilizado em um sistema com processamento paralelo Segundo os resultados apresentados isto reduziu drasticamente o tempo de simula o Al m disso o desenvolvimento tamb m contemplou a simula o de estabilidade transit ria Em And86 foram apresentados os principais desafios encontrados no desenvolvi mento de simuladores at aquele momento Esta publica o foi resultado de um rela t rio preparado pelo ent o Working Group on Operator Training WG78 4 financiado diretamente pelo EPRI Esta publica o pode ser considerada como divisora de guas entre a primeira e a segunda gera o de desenvolvimento de OTS At aqui na maio ria dos trabalhos discutiu se principalmente as funcionalidades que deveriam ou n o ser consideradas a janela de tempo da simula o como e com que precis o modelar os mais diversos equipamentos e dispositivos integrantes dos sistemas el tricos Basicamente os problemas enfrentados no desenvolvimento foram classificados em cinco t picos conforme apresentado a seguir 25 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico 1 Programa de treinamento
32. a seguir A matriz Ypp con t m as admit ncias das liga es entre as barras de fronteira e tamb m as admit ncias shunt das barras de fronteira A matriz Ypp corresponde aos elementos existentes na rede original e a matriz Yre Yop 3 Ype corresponde aos elementos que aparecem devido ao processo de redu o O vetor 1 cont m as inje es de corrente equiva lentes formadas por duas componentes as inje es previamente existentes Ip mais uma componente correspondente distribui o sobre a fronteira das inje es externas Yre Yer Ig A matriz Ypg Ygg representa a maneira pela qual as inje es ex ternas I se dividem entre as barras de fronteira 88 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Fronteira Inje es equivalentes Rede interna Liga es equivalentes 1 Figura 25 Rede reduzida formada pela rea supervisionada e pelo equivalente externo Portanto est comprovado que uma rede externa pode ser substitu da por um conjun to de admit ncias s rie e shunt ligadas aos n s de fronteira e por um conjunto de inje es de correntes nesses n s No caso particular em que a fronteira formada apenas por um n e pelo n refer ncia uma fonte de corrente e uma admit ncia equi valente entre esses dois n s substituem a rede externa As inje es equivalentes 1 dadas pela equa o 4 39 dependem das inje es de corrente nas barras externas Para aplica e
33. apresentada os autores afirmaram que houve conformidade na compara o entre a resposta real e simulada Em Haq09 est apresentado o resultado do esfor o de integra o entre EPRI OTS e um aplicativo de apoio ao processo de decis o baseado no mercado de energia em tempo real real time Market e di rio day ahead Market A integra o foi realizada para atender a necessidade do operador do sistema el trico interligado da Calif rnia CAISO California ISO em fun o do desenvolvimento estrat gico de um novo al goritmo de simula o do mercado Para que fosse poss vel testar a resposta do aplica tivo sem colocar em risco as opera es do sistema e ao mesmo tempo treinar os operadores para utiliza o desta funcionalidade dentro do ambiente EMS a compa nhia fomentou o projeto descrito neste artigo Outras refer ncias utiliza o de OTS para simula o de mercados de energia podem ser encontradas em Wan94 e Sha02 Em Bro10 est proposta uma metodologia de avalia o do desempenho de operado res em sess es de treinamento utilizando simuladores baseada em L gica Fuzzy Os autores apresentaram as tr s equa es que foram utilizadas para o c lculo de ndices bem como as vari veis consideradas e as fun es de perten a utilizadas pelo Sistema de Infer ncia Fuzzy FIS Fuzzy Inference System Como exemplo quatro operado res foram submetidos ao mesmo treinamento e os resultados num ricos obtido
34. as 5 subesta es de um sistema hipot tico geraram 9 n s conforme indicado na Tabela 9 A Figura 30 ilustra graficamente os resultados da tabela Subesta o N i Circuitos adjacentes ao i Tabela 9 Dados para a etapa de configura o da rede 96 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos 10 9 1 8 A SE 4 SE1 4 7 2 6 SE5 10 Figura 30 Exemplo para ilustrar a etapa de configura o da rede Os resultados de aplica o do algoritmo descrito est o ilustrados na Tabela 10 As primeiras tr s colunas da tabela indicam as barras terminais de cada ramo enquanto que as ltimas tr s colunas mostram a evolu o do vetor de apontadores F ao longo das itera es preconizadas no algoritmo A Figura 31 mostra o resultado final da con figura o da rede el trica Verifica se que no caso do exemplo a rede desconexa sendo composta de duas ilhas a primeira formada pelos n s 1 2 4 5 e 6 e a se gunda cont m os n s 3 7 8 e 9 10 7 8 10 10 8 3 Tabela 10 Resultados da etapa de configura o da rede 97 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos 4 1 Figura 31 Diagrama com o resultado da etapa de configura o da rede 4 8 4 Essencialidade de ramos da rede el trica Diz se que um ramo da rede essencial se sua desconex o produzir ilhamentos na rede A an lise de essencialidade importante na medida em que seus resultad
35. avan ados do sistema bem como t cnicas mais sofisticadas de simula o 56 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores 3 3 3 Aspectos de modelagem Uma parte substancial no projeto de OTS est relacionada com o desenvolvimento de modelos apropriados do sistema el trico O resultado apresentado por estes modelos quando estimulados pelo treinando ou pelo instrutor deve ser t o realista quanto pos s vel Dependendo das fun es de treinamento o modelo deve representar proprieda des est ticas e din micas do sistema el trico As seguintes observa es gerais de terminam a complexidade do simulador Para treinamento em condi es normais de opera o parece n o haver mais d vidas quanto capacidade de simula o dos modelos est ticos em tempo real As din mi cas do sistema podem ser modeladas utilizando a premissa de coer ncia isto a simula o pode ser limitada as din micas de m dio e longo prazo Elas incluem o c l culo de desvio de frequ ncia ap s a perda de gera o ou carga O comportamento da tens o pode ser baseado em modelos simplificados dos gerado res As din micas do regulador de tens o e do sistema de excita o normalmente n o precisam ser inclu das A modelagem das cargas deve ser real stica incluindo sua depend ncia da tens o e da frequ ncia A complexidade do modelo de simula o limitada pelas duas restri es seguintes O modelo n o deve ser bas
36. camente Todos os equipamentos e dispositivos das subesta es geradores disjuntores chaves seccionadoras cargas etc s o representados e descritos 92 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos em seu arranjo topol gico As subesta es s o agrupadas em reas e ou su b reas e interligadas atrav s das linhas de transmiss o definindo assim o ar ranjo estrutural do sistema el trico Descri o l gica barra ramo fornece a descri o topol gica resultante do processo de configura o da rede el trica Cab88 sendo esta direcionada es pecialmente para os aplicativos de simula o el trica Nesta descri o os dis positivos l gicos seccionadoras disjuntores etc n o s o representados A rede el trica reduzida aos barramentos e dispositivos efetivamente conecta dos entre estes barramentos determinando a configura o operativa atual do sistema A constru o da descri o l gica do sistema el trico efetuada pelo processador to pol gico Cab88 Esta ferramenta trabalha integrada ao modelo computacional que descreve o sistema atuando como uma funcionalidade de transcri o da descri o f sica para a descri o l gica correspondente do sistema Uma vez detectada alguma altera o no estado de um dispositivo l gico seja atrav s de alguma a o externa comando expl cito de chaveamento pelo operador em treinamento ou pela a o de algum dispositivo de prote o atua
37. capacidade de simula o din mica O estado el trico calculado a partir da informa o do estado das unidades geradoras e cargas e da informa o da topologia da rede Esta etapa requer um gran de fluxo de dados Uma vez que o estado el trico determinado o que requer n itera es das equa es de fluxo de pot ncia os comandos de controle enviados pelo trei nando e ou pelo instrutor os poss veis eventos pr programados e a opera o de dis positivos de prote o s o todos levados em considera o Finalmente as din micas do sistema s o simuladas e seu estado apresentado no tempo T h O passo de tempo h determinado pelo ciclo de varredura do sistema SCADA e da ordem de 2 a 4 segundos Han91 Dados dos elementos do sistema el trico Estado das unidades Processador topol gico geradoras E Estado do sistema el trico Fluxo de pot ncia Eventos Tempo Atua o de prote o e automa o Comandos externos Din micas do sistema a Tempo T h Informa es do sistema SCADA Estado das cargas Figura 10 Sequ ncia l gica de um passo da din mica do OTS Han91 60 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores 3 3 4 Diferentes configura es do OTS a Stand alone A configura o stand alone est apresentada na Figura 11 Neste caso n o h ne nhuma cone
38. categorias es tabelecidas de acordo com a pot ncia demandada em kW por cada carga A faixa de pot ncia para cada categoria do grupo A pode ser visualizada na Figura 37 a Finalmente para cada categoria as curvas s o divididas de acordo com o dia da se mana isto s bado domingo ou dia til 109 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento A Figura 37 a a seguir ilustra o crit rio de classifica o das curvas de carga estabe lecido pelo PRODIST para o grupo A As categorias foram apresentadas apenas para uma classe pois n o h diferen a para as demais lt GROUP id A gt lt SUBGROUP id A1 gt lt CLASS lt CATEGORY id COMERCIAL gt min 0 max 50 unit kW gt lt GROUP id B gt lt SUBGROUP id BT gt lt CLASS id COMERCIAL gt lt CATEGORY id 1 min 0 max 500 unit kWh gt lt CATEGORY min 51 max 100 unit kW gt lt CATEGORY min 501 max 1000 uni lt CATEGORY min 101 00 uni lt CATEGORY lt CATEGORY min 201 300 uni sey lt CATEGORY 5001 max 10000 uni lt CATEGORY min 301 max 500 unit kW gt lt CATEGORY id 5 n 10001 max 99999 unit kWh gt lt CATEGORY min 501 max 1000 unit kW gt lt CLASS gt lt CATEGORY id 7 min 1001 max 9999 unit kW gt lt CLASS id INDUSTRIAL gt lt CLASS gt lt CATEGORY id 1 o max 500 u
39. cresce e o perfil das cargas se alte ra Isso caracteriza o c digo de gerenciamento das curvas de carga como autocontido semelhante a uma Fun o no qual os par metros s o passados a partir da leitura do arquivo XML o que facilita a atualiza o dos par metros pelo pr prio usu rio Embora a guia Configura es ainda n o tenha sido discutida a esta altura conveni ente apresentar a Figura 40 um diagrama l gico que representa a conex o entre os diversos m dulos que comp em o OTS 112 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento Estado inicial de disjuntores chaves Conex es e par metros dos equipamentos o q O Q e 5 a l comunica 1 Figura 40 Diagrama l gico do OTS Em amarelo t m se os arquivos que armazenam as informa es necess rias simu la o No primeiro deles denominado Modelo el trico e com extens o XPD est o todos os dados referentes aos par metros dos equipamentos do sistema el trico bem como a conex o entre eles quando existente Este arquivo lido na inicializa o do OTS e utilizado pelo processador topol gico Os tr s arquivos restantes s o utilizados pelo subsistema de gerenciamento do trei namento e t m extens o XML Conforme apresentado anteriormente em Curvas de carga s o armazenados os perfis de demanda de pot ncia de todos os tipos de con sumidores classificados de acordo com o que estabelece o m dulo 2 do PRODI
40. de varia o de pot ncia das cargas em fun o da varia o de frequ ncia normalmente um par metro desconhecido pelas empresas H de se dizer ainda que a utiliza o de modelos com par metros errados desconhecidos ou m dios pode n o trazer ne nhum ganho adicional sen o o de complexidade quando comparado a modelos sim plificados a partir de premissas razo veis A modelagem dos transformadores traz uma ltima sutileza Nos estudos off line a posi o do tap do transformador quando o tap existe normalmente um resultado da simula o No OTS por sua vez a posi o do tap n o um resultado do fluxo de car ga Ao contr rio esta uma vari vel de entrada do algoritmo Tamb m aqui a mode lagem considerada no simulador mais realista dado que na pr tica a posi o de tap alterada por um comando realizado pelo operador local ou a partir do centro de con trole ou de forma autom tica atrav s de l gicas programadas em um IED Intelligent Electronic Device Estes automatismos podem ser fielmente representados no simu lador conforme discutido no Cap tulo 5 Finalmente considerando a tend ncia de evolu o natural deste software para repre senta o din mica da rede os modelos aqui apresentados n o ser o alterados ou sua altera o ser m nima caso das cargas Isto porque as constantes de tempo envolvidas nas din micas de linhas de transmiss o e transformadores s o muito pe quen
41. de equipamentos el tricos e t cnicas de simula o pois o ambiente do OTS pode ser conectado a softwares normalmente utilizados na academia No Simulink por exemplo utiliza se o protocolo de comunica o OPC Object linking and embedding for Process Control A conex o entre OTS Simulink estabelecida atrav s de um toolbox dedicado a este protocolo o OPC Toolbox dispon vel no MATLAB Embora os modelos de diversos equipamentos estejam consolidados h bastante tempo novos equipamentos est o sendo desenvol vidos e agregados ao sistema notadamente equipamentos baseados em eletr nica de pot ncia 120 Cap tulo 6 Conclus es Esta facilidade de integra o sem d vida um pr requisito fundamental n o ape nas para o desenvolvimento de software mas de forma geral para todas as solu es de engenharia dedicadas ao atendimento dos requisitos dos sistemas el tricos do futu ro sistema este que vem sendo denominado de Redes Inteligentes 6 2 Sugest es para Futuros Trabalhos Diversas s o as sugest es para desenvolvimentos relacionados ao simulador apre sentado neste texto Inicialmente acredita se que existe uma tend ncia natural de evolu o da simula o est tica utilizada atualmente pelo OTS para a simula o das din micas transit rias da rede No que diz respeito a este ponto observa se que os modelos e algoritmos utilizados devem se adequar a estrutura do software existente sem no entanto
42. descrito anteriormente A diferen a aparece na segunda etapa onde s o calculadas inje es de pot ncia ativa e reativa ao inv s de inje es de cor rente conforme apresentado nas equa es 4 41 e 4 42 2s 4 41 0 84 Gro sin Ofm Bad 605 Ofm 4 42 mEK Em que V e 9 s o as vari veis de estado correspondentes ao caso b sico K o conjunto de barras de fronteira e internas vizinhas a k incluindo a pr pria barra k e Gon um elemento da matriz admit ncia nodal Y da rede reduzida Na pr tica estas inje es podem ser obtidas rodando se um programa de fluxo de pot ncia para a rede reduzida considerando se temporariamente as barras de frontei ra como sendo do tipo V6 com as magnitudes das tens es e os ngulos especificados nos valores do caso b sico V On as inje es de pot ncia nas barras de fronteira 91 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos calculadas pelo fluxo de pot ncia s o as pr prias inje es equivalentes dadas pelas equa es 4 41 e 4 42 O processo de redu o da rede descrito anteriormente o utilizado atualmente na modelagem do OTS Esta abordagem apresenta boa precis o para a parte ativa do problema fluxos de pot ncia ativa Quanto parte reativa magnitudes de tens o e fluxos de pot ncia reativa os resultados normalmente s o menos precisos Este tipo de abordagem sabidamente pode ainda cau
43. el tricos atrav s de modelos sem d vida um dos pontos importantes e tamb m um dos desafios encontrados no de senvolvimento de um simulador para treinamento de operadores Por este motivo a descri o da capacidade de simula o foi considerada e a coluna PSM foi inclu da na Tabela 3 Todas as empresas apresentadas s o transmissoras de energia el trica operadores independentes de sistemas el tricos ou empresas desenvolvedoras de software Na coluna denominada OTS optou se por preencher com a sequ ncia de caracteres as linhas referentes a simuladores para os quais n o h um nome co mercial divulgado Companhia Austr lia a ALSTOM Din micas lentas BC Hydro Canad a ALSTOM Din micas lentas EPRI OTS Din micas lentas Eirgrid Irlanda ALSTOM EPRI OTS Din micas lentas frica do Sul a ALSTOM Din micas lentas ALSTOM EPRI OTS Din micas lentas Din micas lentas Noruega ARISTO Din micas r pidas Din micas r pidas Tabela 3 Simuladores em utiliza o no mundo 8 Em algumas refer ncias leem se DTS AREVA Recentemente a ALSTOM adquiriu o seg mento de T amp D da AREVA tendo incorporado portanto o sistema SCADA EMS inclusive o DTS Uma representa o simplificada das din micas r pidas considerada 45 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Os fundamentos te ricos considerados no desenvolvimento de OTS principalmente aqueles relacionados simula
44. es n o acontecem com frequ ncia embora os danos sociais e econ micos causados por elas sejam cada vez mais desastrosos Por outro lado planejar um sistema el trico para suportar qualquer tipo de perturba o n o economicamente vi vel Assim no mbito da opera o em tempo real o que se espe ra que na ocasi o de interrup es o fornecimento de energia el trica seja restabe lecido no menor tempo poss vel Neste sentido diversos aplicativos de suporte a to mada de decis o t m sido desenvolvidos e agregados aos sistemas SCADA EMS O OTS uma ferramenta importante neste contexto pois pode ajudar os operadores a reduzir os tempos de recomposi o atrav s da pr tica constante dos procedimentos em sess es de simula o Al m disso tamb m um prop sito do simulador familiari zar 05 operadores com novos aplicativos EMS e instru es de opera o Finalmente espera se acelerar o processo de aquisi o da experi ncia necess ria aos operado res para superar as situa es adversas que podem ser encontradas na opera o em tempo real 50 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores Os operadores dos centros de controle da gera o e da transmiss o devem atender a requisitos funcionais diferentes se comparados aos sistemas de distribui o Assim os centros de controle s o adaptados aos requisitos espec ficos da empresa Da mesma forma o OTS deve considerar as particularidades de cada ag
45. estabilidade Recomposi o do sistema nas fases fluente e coordenada Controle carga frequ ncia em situa es de recomposi o d Classe 4 Fun es de gerenciamento de energia Estas fun es de treinamento est o baseadas nas tarefas de curto prazo di rias e m dio prazo da programa o das instala es Softwares dispon veis no centro de controle dedicados a este prop sito podem ser incorporados ao simulador As fun es seguintes s o exem plos destes tipos de tarefas para treinamento Previs o de carga Programa o da gera o Avalia o de interc mbios Negocia es de energia Despacho econ mico Aloca o de unidades geradoras A complexidade dos modelos utilizados para representar o sistema el trico depende em grande parte dos tipos de fun o para as quais o treinamento se destina Se o comportamento de regime permanente assumido a modelagem da rede para trei namento de fun es de classe 1 e 2 e algumas fun es de classe 4 pode ser basea da em c lculos de fluxo de pot ncia Os sistemas SCADA e seus aplicativos avan a dos de an lise da seguran a operativa dispon veis nos centros de controle podem ser parcialmente utilizados no OTS Da mesma forma softwares para fun es de con trole de carga frequ ncia e espec ficos para fun es de planejamento da opera o podem ser incorporados no simulador O treinamento para fun es de classe 3 requer modelos mais
46. gt lt CATEGORY id 1 min 0 max 200 unit kWh gt lt CLASS id INDUSTRIAL gt lt CATEGORY id 2 min 201 max 500 unit kWh gt lt CLASS id OUTROS gt lt CATEGORY id 3 min 501 max 1000 unit kWh gt lt CLASS id RESIDENCIAL gt lt CATEGORY id 4 min 1001 max 5000 unit kWh gt lt CLASS id RURAL gt lt CATEGORY id 5 min 5001 max 9999 unit kWh gt lt SUBGROUP gt lt CLASS gt lt SUBGROUP id A4 gt lt CLASS id ILUMINA O P BLICA gt lt CLASS id COMERCIAL gt lt CATEGORY id 1 min 0 max 500 unit kWh gt lt CLASS id INDUSTRIAL gt lt CATEGORY id 2 min 501 max 1000 unit kWh gt lt CLASS id OUTROS gt lt CATEGORY id 3 min 1001 max 5000 unit kWh gt lt CLASS i RESIDENCIAL gt lt CATEGORY id 4 min 5001 max 10000 unit kWh gt lt CLASS i RURAL gt lt CATEGORY id 5 min 10001 max 99999 unit kWh gt lt SUBGROUP gt lt GROUP gt lt SUBGROUP id A4a gt lt GROUP gt Figura 37 Curvas de carga 5 4 2 Curvas de carga do grupo B b As cargas do grupo B por sua vez n o s o divididas em subgrupos Sendo assim esse grupo dividido diretamente em classes quais sejam Comercial Industrial Ou tros Residencial Rural ou Ilumina o P blica Em cada uma das classes h ainda a classifica o em uma das cinco categorias es tabelecidas de acordo com a energia mensal consumida em kWh
47. gt 100 lt NominalApparentPower gt lt NominalPowerFactor gt 1 lt NominalPowerFactor gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt CARGA 2E lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent_id 9681 id 9682 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 1 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt b Figura 15 Exemplo dos par metros de carga No caso a existe um elemento a mais denominado lt Type gt Neste caso este ele mento pode assumir os valores 0 corrente constante 1 imped ncia constante ou 2 modelo ZIP Em outras palavras poss vel selecionar o tipo de modelo a ser utiliza do atrav s de um nico par metro 77 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Para o caso b por sua vez esta op o n o existe sendo o modelo ZIP adotado por padr o Embora de forma indireta aqui tamb m poss vel representar cargas do tipo corrente ou imped ncia constante Para a primeira situa o corrente constante por exemplo necess rio fazer a seguinte configura o o que significa dizer que a carga 100 do tipo corrente constante lt ReactiveConstantimpedance gt 0 lt ReactiveConstantimpedance gt lt ReactiveConstantCurrent gt 100 lt ReactiveConstantCurrent gt lt ReactiveConstantPower gt 0 lt ReactiveCon
48. lt ActivePower gt lt BaseVoltage gt 2 4 lt BaseVoltage gt lt NominalApparentPower gt 100 lt NominalApparentPower gt lt NominalPowerFactor gt 1 lt NominalPowerFactor gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt B6211 01 lt Name gt lt Identifier gt lt PSR gt Figura 14 Verifica o da filosofia de POO aplicada estrutura do arquivo XML O elemento com conte do de elementos representa um objeto O atributo type por sua vez diz respeito qual classe este objeto pertence Observe que no exemplo apresentado o objeto uma carga Cada uma das poss veis classes e seu respectivo type est apresentada na Tabela 6 a seguir O atributo id armazena um n mero nico atribu do para cada objeto que na pr tica representa um equipamento qualquer do sistema el trico Ainda que possam existir equipamentos id nticos este par metro 71 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos nunca se repete Todos os outros atributos ou par metros podem ou n o serem iguais para mais de um equipamento O atributo parent id finalmente guarda uma informa o referente hierarquia do sistema Os elementos simples armazenam os dados do objeto Por padr o os dados s o divi didos em gr ficos el tricos e identificadores o que pode ser verificado na estrutura do arquivo pela presen a dos elementos lt Graphic gt lt Electrical gt e lt dentifier gt Poss veis parent Alimentador
49. mo se estivesse se comunicando normalmente com as UTR instaladas em campo 2 Importar par metros el tricos do arquivo XPD ao clicar neste bot o uma janela se abre para que o usu rio selecione o arquivo XPD que armazena o modelo el trico do sistema Em sequ ncia uma segunda janela solicita ao usu rio selecionar a planilha por exemplo um arquivo no formato XLSX onde os par metros el tricos de todos os equipamentos do sistema est o listados Este formato foi definido para que a manuten o do modelo el trico se desse de forma facilitada isto atrav s da edi o de uma planilha Configura es Aten o N o execute esta rotina no SCADA de opera o Assegure se que este computador faz parte do sistema de treinamento OTS Estas altera es n o poder o ser desfeitas Transformar SCADA em OTS Importa par metros el tricos no arquivo XPD Ap s a importa o dos par metros el tricos no arquivo XPD deve se reabrir o Modelo no Studio para que as altera es no XPD sejam percebidas pelo sistema In cio T rmino Usu rio A o Coment rio B 29 10 2013 08 21 18 Sistema Inicializa o do OTS conclu da 29 10 2013 08 21 18 Sistema Cen rio inicial carregado Coment rio do cen rio Cen rio Inicial para testes MN Todas as chaves seccionadoras e disjuntores fechados Registro mE 1 de 2 Figura 41 Exemplo da guia Configura es 5 7 Regi
50. modelo el trico para o OTS tem sido constru do utilizando o Equivalente Ward em seu modelo n o linear Fronteira Rede Rede interna externa 1 E Figura 24 Representa o de uma rede em rede interna fronteira e rede externa 4 7 1 Equivalente Ward modelo linear War49 Seja uma rede representada por um modelo linear do tipo apresentado na equa o 4 34 onde Y a matriz de admit ncia nodal E o vetor de tens es complexas dos n s e 1 o vetor de inje es nodais de corrente need 4 34 8 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Neste tipo de modelo as cargas geradores podem ser representadas por corrente constante admit ncia constante ou ambos as correntes aparecem no vetor J e as admit ncias s o inclu das na diagonal principal da matriz Y Seguindo a divis o apre sentada na Figura 24 a equa o 4 34 pode ser colocada na forma Yer Yer Eg lg Yre Yrr t Ep Ip 4 35 Yr Y l Explicitando se E a partir da primeira equa o do sistema 4 35 obt m se Er Yer Ue Yer Ep 4 36 Substituindo se E na segunda equa o do sistema 4 35 obt m se o sistema redu zido 4 37 Yer Yer Er _ F aan Em que Yep Yrp Yre E Yre 4 38 It Ip Yre Yer Ie 4 39 O sistema de equa es reduzido apresentado em 4 37 envolve apenas as vari veis de interesse Ep e E e est representado pela Figura 25
51. o apresentados os resultados da integra o entre o OTS e a simula o de estabilidade transit ria din micas de curto prazo A iniciativa de de senvolvimento partiu da companhia New York Power Pool NYPP O programa de senvolvido para simula o da estabilidade transit ria foi integrado ao OTS atrav s de um externo Para utiliza o deste recurso o andamento da simula o do OTS era pausado e a simula o da estabilidade transit ria era executada podendo ent o re tornar os resultados para o ambiente do OTS Tal fun o portanto n o tinha capaci dade de ser executada em tempo real Adicionalmente as vantagens trazidas pela simula o de curto prazo para o treinamento de operadores n o foram efetivamente comprovadas Outros resultados do projeto desenvolvido pelo EPRI foram publicados em Wai91 Buc91 Chu91 e Wai92 O pr ximo passo de acordo com os autores seria avaliar o que foi desenvolvido na pr tica Philadelphia Electric Company foi escolhida para avaliar o sistema desenvolvido At a data desta publica o o processo de avalia o do simulador em campo ainda estava em andamento Segundo o autor dois itens eram necess rios para formular alguma conclus o 1 Instala o do OTS em outros ambientes diferentes do primeiro e 2 ac mulo de experi ncias com treinamento ba seado em simulador pelas empresas do setor el trico Em todos os relatos observou se que o sistema foi bem aceito pelo p
52. o de sistemas el tricos sofreram pouca ou nenhuma altera o nos ltimos 30 anos Contudo com base na tecnologia atualmente dispon vel principalmente no que tange as reas de computa o e redes algumas limita es do passado n o s o preocupa es atuais E mais do que isso as tecnologias emergentes e o est gio atual dos sis temas el tricos abrem caminho para novas possibilidades que invariavelmente deve r o ser consideradas no desenvolvimento de solu es para suporte opera o em tempo real Neste cen rio as informa es coletadas pelo levantamento hist rico realizado neste cap tulo devem ser questionadas quanto a sua pertin ncia nos dias atuais E portan to o objetivo do cap tulo seguinte organizar e classificar as informa es que perma necem sendo de interesse atual 46 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores Cap tulo 3 Simulador para treinamento de opera dores 3 1 Considera es iniciais Os simuladores para estudos el tricos s o normalmente diferentes dos simuladores em tempo real O primeiro n o tem raz o para respeitar o tempo real e em geral ser ve aos prop sitos de planejamento de sistemas planejamento da opera o desenvol vimento de novos equipamentos novos controles ou controles autom ticos entre ou tros Esses simuladores para estudos s o s vezes capazes de fazer simula es em tempo real embora seu objetivo principal seja o d
53. o direito do mouse sobre qualquer pasta do Treeview a op o Salvar cen rio parcialmente apresentada Para prosseguir basta clicar neste pop up Em seguida aparecer uma janela onde poss vel escolher o nome e o destino do arquivo a ser salvo No exemplo da Figura 44 observe se que seria salvo um cen rio parcial com apenas quatro medidas referentes chave 7E o que obviamente representa apenas um exemplo did tico B Gerenciamento de arquivos de cen rio Esta se o basicamente disp e de recursos para trabalhar com os arquivos XML nos quais as informa es referentes aos cen rios s o armazenadas A Tabela 13 a seguir apresenta com detalhes a fun o de cada um dos bot es desta se o esquerda Carregar arquivo de cen rio Permite que o usu rio carregue um cen rio parcial ou completo salvo anteriormente Ao clicar neste bot o uma janela se abre para que o usu io selecione o arquivo XML que cont m o cen rio a ser carregado Salvar cen rio atual Permite que o usu rio salve o estado de todos os sinais da base de da dos do sistema SCADA como Cargas Fontes e Modelo El trico Ao clicar neste bot o uma janela se abre para que o usu rio selecione o local onde o arquivo XML ser armazenado e o nome como qual o mesmo ser salvo omparar arquivo de cen rio com cen rio atual Permite que o usu rio compare os cen rios _ simulado e capturado Ao clicar neste bot o uma janela se abre para que o
54. objetivo todos os agentes envolvidos devem ter seu sistema el trico devidamente modelado no motor de simula o Cada agente deve utilizar seu pr prio sistema SCADA e aplicativos de suporte por exemplo o FPO Adicionalmente a co munica o entre os diversos envolvidos requer a utiliza o de um protocolo de comu nica o padronizado Os autores sugeriram a utiliza o do ICCP IEC60870 6 Software dedicado simula o din mica de sistemas el tricos especificamente estabilidade transit ria e de longo prazo desenvolvido atrav s de uma parceria entre Tractebel Energy En gineering e Electricit de France 36 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Operador em treinamento Instrutor Modelo do Centro de Controle Modelo do Sistema El trico CCM Control Center Model PSM Power System Model Antes Proposta Operador 1 em treinamento Modelo do Centro de Controle 1 CCM1 Control Center Model 1 Operador 2 em Super treinamento Instrutor Modelo do Sistema El trico Interligado Modelo do Centro de Controle 2 IPSM Interconnection Power System Model CCM2 Control Center Model 2 Operador nem treinamento CCMn Control Center Model n L Modelo do Centro de Controle n Figura 5 Simulador proposto para mercados de energia Deb01 Finalmente o treinamento deve ser gerenciado de forma cent
55. pelo pessoal de opera o bem como a confian a em suas res postas s o atingidas com mais velocidade Um estudo para demonstrar a viabilidade t cnica da utiliza o de modelos para an li se de estabilidade transit ria no OTS apresentado em Kur97 A utiliza o do m to do de Newton desonesto e de t cnicas de processamento paralelo s o propostas Os resultados obtidos a partir de um sistema teste composto por 67 barras e 12 geradores s o apresentados Em Wal99 est descrito o simulador desenvolvido pela companhia Svenska Kraftn t propriet ria e respons vel pela opera o do sistema de transmiss o de energia el tri ca da Su cia Este simulador foi denominado ARISTO Advanced Real time Interactive Simulator for Training and Operation Segundo os autores ele foi desenvolvido com capacidade de realizar simula es din micas transit rias em tempo real O artigo n o 35 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico apresentou detalhes dos modelos utilizados embora esteja escrito que o passo de integra o considerado foi de 20 milissegundos Todo o sistema de transmiss o sueco foi modelado incluindo 330 geradores com reguladores e 5200 disjuntores e chaves secionadoras O trabalho de Gis00 apresenta os resultados de um OTS desenvolvido pela Tractebel denominado FAST para a North China Electric Power University A simula o da din mica generalizada r pida e de longo prazo do sistema el trico foi con
56. por cada carga A faixa de consumo para cada uma das cinco categorias pode ser visualizada na Figura 37 b Neste caso todas as categorias foram apresentadas pois existem diferen as 110 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento de crit rio de consumo mensal entre as classes Finalmente para cada categoria as curvas s o divididas de acordo com o dia da semana Note se que os dados das curvas de carga apresentadas na Figura 37 est o no forma to de um arquivo XML pois s o armazenados neste padr o de extens o Considerando pois os crit rios estabelecidos pelo PRODIST o algoritmo e a interface desenvolvidos foram preparados para se adaptarem s curvas de carga padronizadas ou n o A configura o dos par metros das curvas pode ser feita atrav s do arquivo XML mostrado anteriormente ou ainda atrav s da interface apresentada na Figura 38 a seguir Curvas de carga Configura es E Cargas 2 Caminho Grupo Subgrupo Classe Categoria nm BS3 o a JIL J J E O RS2 CARGA 1D BT RESIDENCIAL CMP CARGA 1E RESIDENCIAL B O ACP CP 0145 CP 1290 RESIDENCIAL CPA CP 0275 COMERCIAL CP 0619 RESIDENCIAL OAA CP 0675 COMERCIAL on ceann RESIDENCIAL OB EST SITIO NOVO RESIDENCIAL 8 PAN 52115 RESIDENCIAL H POC 5 SBA Ga COR 5 0 SE BS1 gt B125 104 gt B6211 01 gt B6211 02 gt B6232 01 gt B6232 02 gt TF4102A gt TF4102B m SF RS Itens apresentados
57. portanto vai de encontro proposta de desenvolvi mento de softwares destinados simula o de sistemas el tricos sob o conceito de 69 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos POO Para possibilitar um melhor entendimento o subcap tulo seguinte faz uma breve apresenta o do conceito de aplicada simula o de sistemas el tricos lt XPOWERDATA gt lt PSR parent_id 0 id 1 type SYS gt lt Flow gt lt FlowTolerance gt 0 01 lt FlowTolerance gt lt FlowInitMethod gt 4 lt FlowInitMethod gt lt FlowMaxIterations gt 20 lt FlowMaxIterations gt lt Flow gt lt Graphic gt lt Ymax gt 330 lt Ymax gt lt Ymin gt 0 lt Ymin gt lt Xmax gt 500 lt Xmax gt lt Xmin gt 0 lt Xmin gt lt BackColorBottom gt 4934476 lt BackColorBottom gt lt BackColorTop gt 4934476 lt BackColorTop gt lt FontSize gt 5 lt FontSize gt lt GridSize gt 5 lt GridSize gt lt StrokeThickness gt 5 lt StrokeThickness gt lt Graphic gt lt Identifier gt lt Name gt System lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt XPOWERDATA gt Figura 13 Exemplo da estrutura de um arquivo XML 4 1 2 aplicada simula o de sistemas el tricos O elemento b sico da POO o Objeto Um objeto pode ser entendido como uma enti dade l gica na mem ria do computador que representa um elemento f sico real Desta forma os objetos armazenam em sua estrutura os d
58. prazo como sendo necess ria ao que se prop e o simulador A necessidade de utiliza o de uma base de dados gerenci vel para troca de informa o com o sistema SCADA possibilitando que o simulador fosse inde pendente de padr es de fabricantes e flex vel a poss veis altera es no siste ma real substitui o de equipamentos expans o do sistema el trico altera o de par metros etc A possibilidade de participa o de um operador experiente executando o papel de treinador instrutor com objetivo de direcionar o treinamento a cumprir com os objetivos propostos A Figura 2 a seguir uma representa o esquem tica do que foi considerado na mo delagem el trica da rede Em 1978 o EPRI Electric Power Research Institute compos o Working Group on Op erator Training WG 78 4 Em seguida o mesmo EPRI contratou a Control Data Cor poration para desenvolver o OTS Por sua vez a Macro Corporation foi subcontratada para desenvolver a interface entre OTS e SCADA EMS A Arizona State University foi subcontratada para desenvolver modelos e algoritmos E finalmente a Seville Division of Flight Safety Training foi subcontratada para desenvolver os requisitos de treina mento 21 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico A Frequ ncia Modelo das Cargas Frequ ncia programada Frequ ncia da Area f tensao frequ ncia Intercambio programado CAG Modelo da
59. representar as componentes de pot ncia corrente e imped ncia constante das cargas conhecido como par metros ZIP bem como as varia es devidas a mudan a de frequ ncia O carregamento dos alimentadores calculado conforme est apresenta do em 4 4 e 4 5 Af P Po E kV k3V 7 1 ky oh 4 4 2 Afi Q Qo k4 ks 1 kszo 4 5 Onde os fatores de sensibilidade de tens o k devem satisfazer as restri es es tabelecidas por 4 6 e 4 7 k k 1 4 6 ks k 1 4 7 Os fatores k e kg dizem respeito sensibilidade com rela o frequ ncia V a ten s o em pu do barramento n no qual os alimentadores est o conectados e Af o 74 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos desvio de frequ ncia do seu valor nominal para a ilha el trica onde o alimentador est localizado 4 2 3 Modelo Inclui o gerenciamento de carga no Modelo 0 Parcelas de carga dos alimentadores controlados pelo gerenciamento de carga podem ser removidas e restabelecidas Nes te caso a carga dos alimentadores calculada de acordo com 4 8 e 4 9 P PoM 4 8 Q Qo M4 4 9 Onde e M s o os fatores de redu o ou aumento de carga 4 2 4 Modelo 0SM Considera o gerenciamento de carga no Modelo 05 Uma vez que o gerenciamento de carga afeta uma categoria de carga os par metros ZIP e a sensibilidade quanto frequ ncia podem mudar de for
60. s poss vel desenergizar os terminais desta chave com a abertura dos equipamentos imediatamente montante e jusante da mesma Tabela 14 Descri o da tabela de visualiza o de vari veis Curvas de carga Configura es mlel 48 Estado Operativo Normal Norma Carga Pesada SEE T Caminho i Valor Instrutor C Hs CMP JER 7E Measurements Etiqueta vm Etiqueta Nenhuma a Mo CMP JER 7E Measurements PosicaoChave Fechada CMP JER 7E Teminall Estado Terminal Estado de Terminal ergizade HD CMP JER 7E Teminal2 Estado Terminal Itens apresentados 4 In cio T rmino Usu rio A o Coment rio 02 11 2013 15 18 40 Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e TF2B Verfica o de Igualdade Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TFIA e TF1B Verfica o de Igualdade Inicializa o do OTS conclu da Cen rio inicial carregado Coment rio do cen rio Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e Verfica o de Igualdade Sisto Senu ncia de eventos disnarada Nome da semu ncia TAP dos transf ores TEIA a TEIR Venfica o de laualdade 1 gt gt t gt de 12 11 2012 14 54 54 Registro MAEI Figura 45 Filtro de vari vei
61. s o utilizados para representar as cargas de forma concentrada J a segunda classe DISTLOAD normalmente utilizada para representar as cargas de forma distribu da O elemento que armazena as informa es desta classe sempre filho de um elemento com informa es da classe FEEDER alimentador Consideran do o trecho de arquivo mostrado na Figura 15 b conclui se que o parent id igual a 9501 diz respeito a um alimentador Analisando estas duas classes do ponto de vista de modelo tamb m existem diferen as Considere pois o elemento lt Electrical gt apresentado nos trechos de arquivo a e b da Figura 15 lt PSR parent id 5352 id 6610 type LOAD gt lt Graphic gt lt DisplayY gt 240 lt DisplayY gt lt DisplayX gt 456 25 lt DisplayX gt lt Rotation gt 90 lt Rotation gt lt Size gt 10 lt Size gt lt X gt 445 lt X gt lt Y gt 240 lt Y gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt LoadSheddingPriority gt 0 lt LoadSheddingPriority gt lt Type gt 0 lt Type gt lt ReactiveConstant Impedance gt 0 lt ReactiveConstantImpedance gt lt ReactiveConstantCurrent gt 0 lt ReactiveConstantCurrent gt lt ReactiveConstant Power gt 100 lt ReactiveConstantPower gt lt ActiveConstantImpedance gt 0 lt ActiveConstantImpedance gt lt ActiveConstantCurrent gt 0 lt ActiveConstantCurrent gt lt ActiveConstantPower gt 100 lt ActiveConstantPower gt lt ReactivePower gt 0 lt ReactivePower gt lt ActivePower gt 0 l
62. seccionadoras e mais recente mente religadores No caso de sistemas de distribui o os barramentos de carga normalmente alimentam linhas de subtransmiss o ou distribui o e incluem regulado res de tens o e capacitores shunt As cargas dos alimentadores s o constitu das por duas componentes conforme e n o conforme A parcela conforme segue um perfil de carga definido enquanto a parcela n o conforme utilizada para modelar cargas especiais que n o seguem a curva de carga Uma carga pode ser totalmente conforme totalmente n o conforme ou uma combina o de ambas Uma parcela de ru do aleat rio tamb m pode ser adicionada as cargas para representar sua varia o probabil stica e trazer mais realismo simu la o Esta parcela de ru do normalmente limitada em 0 03pu e calculada atrav s de 4 1 onde r um n mero aleat rio gerado pelo computador R 0 5 r 0 06 4 1 As parcelas de carga ativa P e reativa Q em cada alimentador sao portanto deter minadas por 4 2 e 4 3 conforme apresentado a seguir As componentes conformes Pc e Qc s o obtidas pela curva de carga selecionada as parcelas n o conformes Py e s o dadas e a parcela aleat ria R calculada pelo computador Po Pe Py 1 R 4 2 Qo Qc Qu A R 4 3 A pot ncia nominal das cargas afetada por desvios no valor nominal de tens o e frequ ncia conforme discutido anteriormente mas tamb m pelos contr
63. uma perturba o interna por exemplo o aumento da admit ncia de uma linha de transmiss o Ap s a perturba o o estado calculado para a rede de interesse seria o mesmo obtido utilizando se o sistema completo represen tado na Figura 26 Isto se justifica devido ao modelo linear adotado Bo P Para estes modelos a redu o da rede exata O mesmo n o ocorre para equivalentes 90 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos n o lineares para os quais os resultados da an lise de perturba es s o aproxima dos 4 7 2 Equivalente Ward modelo n o linear Mon79 As ideias b sicas do equivalente Ward foram discutidas anteriormente utilizando se um modelo linear para representar o sistema el trico neste modelo os geradores e cargas s o representados por admit ncia e ou corrente constante Na pr tica o mode lo de gerador utilizado pelo OTS do tipo pot ncia constante as cargas por sua vez podem ser do tipo admit ncia constante corrente constante pot ncia constante ou uma composi o dos tr s tipos Neste caso o problema passa a ser do tipo n o linear Quando se utiliza um modelo n o linear a obten o do equivalente Ward pode ser feita em duas etapas 1 Determina o da rede equivalente admit ncias equivalentes na fronteira 2 C lculo das inje es equivalentes nas barras de fronteira O c lculo das admit ncias equivalentes segue o mesmo procedimento adotado para os modelos lineares
64. usando programa o orientada a objetos UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Disserta o de Mestrado Anderson M D 1986 Power System Operator Training Problems Power Systems IEEE Transactions on 1 3 53 59 Ara jo A S 2002 Treinamento de operadores de sistema utilizando simulador amig vel no centro regional de opera o de sistema leste CHESF Simp sio de Especialistas em Opera o de Centrais Hidrel tricas SEPOCH Barret J P Bornard P Meyer B 1997 Power System Simulation 1 Ed Chapman amp Hall ISBN 0 412 63870 3 S 202 224 Bronzini M Bruno S De Benedictis M et al 2010 Operator Training Simulator for power systems Training evaluation methodologies based on fuzzy logic Industrial Electronics ISIE 2010 IEEE International Symposium on 2035 2040 Bucciero J M Dodge J A Gillespie R N et al 1991 Dispatcher training simulators lessons learned Power Systems IEEE Transactions on 6 2 594 604 Cabra 1988 Estudos sobre a configura o das redes eletricas avalia o de diversos algoritmos e novas preposi es para implementa o em tempo real UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Disserta o de Mestrado Chu R F Dobrowolski E J Barr E J et al 1991 Restoration simulator prepares operators for major blackouts Computer Applications in Power IEEE 4 4 46 51 Costa A J A S 2006 Cap tulo VIII Configurador de Redes Notas d
65. usu rio selecione o arquivo XML que cont m o cen rio capturado Ao final uma caixa de di logo ser apresen tada indicando o local onde o arquivo CSV Comma Separated Value com o log de compara _ o foi armazenado Por padr o o arquivo CSV armazenado no mesmo diret rio do arquivo XML Definir o cen rio atual como o inicial Excluir cen rio inicial Esta fun o n o apaga nenhum arquivo do usu rio apenas faz com que ao iniciar o OTS nenhum cen rio seja carregado automaticamente Tabela 13 Funcionalidades dispon veis na guia Cen rio C Visualiza o de vari veis atrav s desta se o que efetivamente as vari veis s o visualizadas e alteradas Observe que basicamente trata se de uma tabela onde em cada linha s o apresen tadas as informa es de um ponto da base de dados O n mero de linhas vari vel e depende da sele o feita pelo usu rio O n mero de colunas por sua vez fixo e igual a cinco Tabela 14 descreve cada uma das cinco colunas Observe se ainda na Figura 45 que existe um segundo modo para filtrar a lista de vari veis apresentadas na se o C Isto feito atrav s dos campos localizados imedi 125 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor atamente abaixo do t tulo da coluna Esses campos s o apresentados inicialmente na cor branca Quando uma express o de busca escrita a cor do campo automatica mente modificada par
66. 1 significa necessidade de conhecimento b sico sobre o assunto Os n veis 2 e 3 dizem respeito a conhecimento intermedi rio e avan ado respectivamente Embora alguns assuntos sejam igualmente importantes em todos os n veis de opera o em tempo real observa se uma diferen a significativa entre centros de opera o de n veis distintos Da mesma forma o n vel de treinamento exigido diferente O trei namento portanto deve ser estruturado levando se em considera o a real necessi dade dos profissionais envolvidos 41 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Matem tica b sica Engenharia el trica b sica Conhecimentos de TI Ambiente da empresa de forma mais ampla Organiza o da opera o do sistema Pol ticas e procedimentos do centro de controle Assuntos de seguran a Administra o e relat rios do centro de controle Comunica o Uso de idioma estrangeiro E Previs o de carga e demanda Controle Q V colapso de tens o Sistemas de gera o Dispositivos de prote o Estrutura do SCADA EMS Limites de carregamento do sistema Estudos e an lise de conting ncia Reserva operacional Fun es de seguran a Fun es de programa o Fun es de treinamento Opera o e regras do mercado de energia Equipamentos e procedimentos de emerg ncia Descarte de cargas Procedimentos de restaura o Procedimentos de manuten o l Tabela 2
67. 144 5 510 514 Kyuwa S Yoshida T Yuasa S et al 1994 Operator Training Simulator with real time transient stability analysis Power Systems IEEE Transactions on 9 2 721 729 Lage F R Pestana M M Eloy F S 2008 Recomposi o do sistema el trico baseado em m todo de treinamento e sistema inteligente de apoio Encontro para Debates de Assuntos de Opera o EDAO Latimer J R Masiello R D 1976 A Dispatcher Training Simulator Proceedings of the Minnesota Power Conference 136 Refer ncias Bibliogr ficas Lat77 Lei07 Lia74 Mag04 Man05 Mas75 Mic07 Mil93 Mol82 Mon79 Oli03 Oli05 Latimer J R Masiello R D 1977 Design of a Dispatcher Training System Proceedings of the Power Industry Computer Applications Conference S 87 92 Leite C R R de Oliveira J J R de Oliveira J G 2007 O uso de simuladores no treinamento de operadores da CHESF como ferramenta para dissemina o de conhecimentos na opera o do sistema el trico Semin rio Internacional Reestrutura o e regula o do setor de energia el trica e g s natural Liacco T E D 1974 Realtime computer control of power systems Proceedings of the IEEE 62 7 884 891 Maghsoodlou F Masiello R Ray T 2004 Energy management systems Power and Energy Magazine IEEE 2 5 49 57 Manzoni A 2005 Desenvolvimento de um Sistema Computacional Orientado a Objetos para S
68. 4 Modelagem de sistemas el tricos O modelo de transformador adotado pode ser representado por um circuito equivalen te 7 onde a determina o das admit ncias do circuito feita pelas equa es 4 16 4 17 e 4 18 descritas abaixo A Figura 17 ilustra o circuito equivalente para os transformadores e a posi o das admit ncias no modelo Barra i Barra j 1 1 1 Y 2 1 Zy 4 17 1 1 4 3 2 Transformadores de dois enrolamentos com tap A utiliza o do modelo 7 em sua formula o original torna se inconveniente para re presentar transformadores LTC uma vez que implica na varia o das admit ncias do modelo toda vez que a posi o do tap alterada conforme 4 16 4 17 e 4 18 A t cnica da compensa o por inje es de corrente Alc83 pode ser utilizada para contornar este problema Assim o efeito do comportamento dos transformadores LTC separado em duas parcelas quais sejam est tica e din mica 1 Parcela Est tica definida pelo circuito equivalente 7 do transformador LTC uti lizando a posi o do tap da condi o em regime permanente para formar o modelo Este posi o mantida fixa durante toda a simula o e consequen temente as admit ncias do modelo n o s o alteradas Isto permite incorporar a parcela est tica dos transformadores LTC nas equa es normais da rede el trica 79 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos 2 Parcela Din mica defi
69. 89 Operator training simulator component models Power Systems IEEE Transactions on 4 3 1160 1166 Rafian M Sigari P Kirschen D et al 1996 Evaluating a restoration tool using Consolidated Edison s training simulator Power Systems Transactions on 11 3 1636 1642 Rajagopal S Rafian Naini M Lake J et al 1994 Workstation based advanced operator training simulator for Consolidated Edison Power Systems IEEE Transactions on 9 4 1980 1986 Carvalho R T d 2012 Especifica o funcional de simulador din mico para treinamento de operador UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro Disserta o de Mestrado Kawakami R M 2000 Um simulador do controle em tempo real de sistemas de energia el trica UNICAMP Universidade de Campinas Disserta o de Mestrado Rudnick H De Franco N Hammons T J et al 1998 Latin American deregulation processes Power Engineering Review IEEE 18 12 10 28 138 Refer ncias Bibliogr ficas Sai84 Sas75 Sat82 Sha02 Shi83 Sig93 Spa02 Sta79 Sto74 Stu06 Sus86 USF67 Vad91 Saikawa K Goto M Imamura Y et al 1984 Real Time Simulation System Of Large Scale Power System Dynamics For A Dispatcher Training Simulator Power Apparatus and Systems IEEE Transactions on PAS 103 12 3496 3501 Sasson A M Snyder W Flam M et al 1975 Comments on Review of load flow calculation methods
70. A2 C esteja v lida Ent o a seguinte express o booleana ser monitorada SE CMP PN1 A2 Terminal2 IAJ gt 800 AND SE CMP PN1 A1 Measurements PosicaoDisjuntor 0 AND SE CMP PN1 C Measurements PosicaoDisjuntor 1 Assim sempre que a corrente no terminal 2 do disjuntor A2 pertencente ao alimenta dor PN1 da subesta o CMP for maior que 800 amp res e o disjuntor A1 do alimen tador PN1 da subesta o CMP estiver aberto igual a zero e o disjuntor C do alimen tador PN1 da subesta o CMP estiver fechado igual a um a lista de eventos dispa rada O primeiro evento um sinal de trip enviado ao disjuntor 2 o ponto discreto tem seu valor l gico igual a um 100 milissegundos ap s a verifica o da express o booleana O mesmo sinal levado condi o l gica zero 20 milissegundos depois pois na pr 107 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento tica este um sinal pulsado O pr ximo evento um sinal de disparo trigger para registro de oscilografia normalizado ap s 20 milissegundos O evento listado na quin ta posi o simula uma falha na abertura do disjuntor A2 fazendo com que o ponto discreto de falha disjuntor 50BF seja levado condi o l gica verdadeira 100 milis segundos depois Este mesmo ponto normalizado ap s 20 milissegundos Finalmen te simulando a seletividade da prote o o disjuntor C aberto para eliminar o defeito O Ap ndice A apresenta em detalhes cada u
71. AC 137 Refer ncias Bibliogr ficas Ove95 Pod01 Pod08 Pod10 Pod82 Pra88 Pra89 Pra891 Raf96 Raj94 Ral12 Reg00 Rud98 Overbye T J Sauer P W Marzinzik C M et al 1995 A user friendly simulation program for teaching power system operations Power Systems IEEE Transactions on 10 4 1725 1733 Podmore R Robinson M Bose A 2001 Simulation environment for development and testing of plug compatible power system applications System Sciences 2001 Proceedings of the 34th Annual Hawaii International Conference on 631 638 Podmore R Robinson M Sadinsky M et al 2008 A virtual instructor for simulator training Power and Energy Society General Meeting Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century 2008 IEEE 1 8 Podmore R Robinson M R 2010 The Role of Simulators for Smart Grid Development Smart Grid IEEE Transactions on 1 2 205 212 Podmore Giri J C Gorenberg M P et al 1982 An Advanced Dispatcher Training Simulator Power Apparatus and Systems IEEE Transactions on PAS 101 1 17 25 Prais M Bose A 1988 A topology processor that tracks network modifications Power Systems IEEE Transactions on 3 3 992 998 Prais M Zhang G Chen Y et al 1989 Operator training simulator algorithms and test result Power Systems IEEE Transactions on 4 3 1154 1159 Prais M Johnson C Bose A et al 19
72. AS DE TRANSMISS O ssssssesssssesssessseseseseseseseesessaesessasssgsaessgessssgessasasaeseasgeees FIGURA 21 EXEMPLO DOS PAR METROS DE LINHAS DE FIGURA 22 EXEMPLO 5 5 FIGURA 23 EXEMPLO DOS PAR METROS DE ELEMENTOS SHUNT ccsceseessssecececeesesesaesecececsesneaesesececseaueeeesesseeseaaees FIGURA 24 REPRESENTA O DE UMA REDE EM REDE INTERNA FRONTEIRA E REDE 87 FIGURA 25 REDE REDUZIDA FORMADA PELA REA SUPERVISIONADA E PELO EQUIVALENTE EXTERNO ssesessscecececeesseaees 89 FIGURA 26 EXEMPLO DE 90 FIGURA 27 RESULTADO DO EXEMPLO DE 90 FIGURA 28 EXEMPLO DE CONFIGURA O DE UMA SUBESTAGAO ssecececesssssececececeeneseececeeeceeneneececeseaeeneeeceeeeeauenes 94 FIGURA 29 DIAGRAMA RESULTANTE DA CONFIG
73. CP IP Em Raj94 apresentada a experi ncia de utiliza o do EPRI OTS instalado pela primeira vez ainda que parcialmente em um computador do tipo Workstation at aquele momento s haviam sido utilizados computadores do tipo Mainframes Adicio nalmente foram feitas diversas melhorias tais como Eventos condicionais A possibilidade de configurar uma sequ ncia de eventos que seja disparada caso se verifique determinadas condi es trouxe maior re alidade simula o Al m disso reduziu significativamente as atividades do instrutor durante o treinamento Os autores vislumbraram ainda a possibilida de de desenvolver a capacidade de simular eventos probabil sticos No entan to como o instrutor n o teria controle sobre este tipo de evento pois seriam 32 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico disparados aleatoriamente em fun o da taxa de falha cadastrada para os equipamentos por exemplo conclu ram que este tipo de funcionalidade pode ria atrapalhar o bom andamento de um treinamento Inicializa o a partir de um snapshot do sistema SCADA em tempo real Esta funcionalidade permitiu que os operadores pudessem utilizar OTS para avali ar o impacto de uma atua o no sistema el trico antes de efetivamente reali z la Grava o e reprodu o de uma sess o de treinamento para revis o Esta fun cionalidade foi desenvolvida baseada na grava o peri dica das vari veis de e
74. EEE 1 4 Walve K Edstrom A 1999 The training simulator ARISTO design and experiences Power Engineering Society 1999 Winter Meeting IEEE 545 547 Wang N Cheung R Wu G et al 1994 Simulation of the New York Power Pool for dispatcher training Power Systems IEEE Transactions on 9 4 2063 2072 Ward J B 1949 Equivalent Circuits for Power Flow Studies American Institute of Electrical Engineers Transactions of the 68 1 373 382 Wu F F Moslehi K Bose A 2005 Power System Control Centers Past Present and Future Proceedings of the IEEE 93 11 1890 1908 140
75. HESF O contexto de desenvolvimento do ponto de vista de engenharia de software est apre sentado bem como uma arquitetura geral do sistema de simula o Posteriormente em Lei07 s o apresentados alguns resultados deste processo de integra o Em Jor05 est apresentada especifica o t cnica para um simulador destinado aos centros de controle da distribui o Em Hen07 a especifica o t cnica estendida aos sistemas de gera o e transmiss o O trabalho de Mic07 por sua vez apresenta as t cnicas utilizadas pelo ONS para treinamento de seus operadores baseadas no uso do EPRI OTS O trabalho de daC07 faz uma revis o de parte dos artigos publicados sobre OTS entre 1982 e 2005 principalmente aqueles encontrados na base de dados do IEEE Em Lag08 est apresentado o treinamento de recomposi o do sistema el trico da regi o sudeste ap s um blecaute geral realizado pelo ONS Um aplicativo de suporte opera o em tempo real para recomposi o do sistema el trico foi integrado ao EPRI OTS Neste caso a simula o foi tamb m utilizada para avaliar e comparar o desempenho do operador em treinamento considerando 1 Somente o sistema de supervis o dispon vel 43 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico 2 Sistema de supervis o e aplicativo de suporte a recomposi o dispon veis Os resultados demonstraram se favor veis ao aplicativo desenvolvido uma vez que no caso 2 indicador
76. Opera o b sica Manobras Fun es SCADA Operadores Fun es EMS Controle para Emerg ncia Controles para Restaura o Planejamento de curto prazo An lise de perturba es Desenvolvimento e valida o de instru es de opera Manuten o de software Debugging Melhoria em telas de opera o Valida o de aplicativos EMS Consultores Fornecedores Desenvolvimento e teste de aplicativos EMS Tabela 4 Diferentes grupos de usu rios para o OTS 3 3 1 Fun es Gerais O prop sito primeiro do OTS proporcionar um ambiente real stico a partir do qual os operadores e engenheiros de centros de controle em tempo real possam ser treinados Os recursos oferecidos e as modalidades de acesso devem estar de acordo com este objetivo Existem basicamente tr s categorias de simulador conforme se descreve a seguir Gen rico no qual o sistema el trico modelado e as telas de opera o s o hi pot ticos Embora seja capaz de representar o comportamento do sistema el trico este simulador n o proporciona um ambiente realista de treinamento Customizado no qual o sistema el trico modelado o pr prio sistema da companhia O sistema SCADA por sua vez emulado pelo pr prio simulador 52 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores R plica no qual o sistema el trico modelado o pr prio sistema da compa nhia e o sistema SCADA uma r plica daquele ins
77. Operator Training Simulator DTS Dispatcher Training Simulator STO Simu lador para Treinamento de Operadores STD Simulador para Treinamento de Despa chantes s o formas distintas de se referir solu o de hardware e software destinada ao treinamento de operadores que trabalham nos centros de opera o em tempo real Ao longo desta disserta o utiliza se o termo OTS ou simplesmente simulador Assim como aconteceu para os centros de controle o desenvolvimento do OTS foi impulsionado por um evento de grandes propor es Neste caso o blecaute ocorrido na regi o de Nova lorque em julho de 1977 onde a falha humana foi uma componente importante do acontecido Este incidente chamou a aten o para a necessidade de uma abordagem mais formal no treinamento dos operadores O acidente ocorrido na central nuclear Three Mile Island em mar o de 1979 refor ou a decis o do governo norte americano em investir no desenvolvimento de plataformas de simula o A partir de ent o formaram se grupos de pesquisa e desenvolvimento trabalhando em diver sas vertentes relacionadas e complementares avalia o das necessidades de trei namento dos operadores especifica o t cnica e funcional de software e hardware desenvolvimento de modelos computacionais para os diversos elementos do sistema el trico entre outras Os sistemas el tricos em geral s o caracterizados pelo alto n vel de confiabilidade Interrup es de grandes propor
78. Portanto ne cess rio que o OTS seja capaz de utilizar a estrutura da base de dados do sistema SCADA EMS do centro de controle em tempo real Este requisito evita a manuten o de bases de dados diferentes o que invariavelmente pode levar a diferen as conside r veis entre o sistema real e o sistema simulado A Figura 9 a seguir apresenta a estrutura simplificada dos modelos do sistema e as classes de fun es de treinamento discutidas anteriormente As fun es para as quais o treinamento necess rio determinam a complexidade do modelo do sistema De acordo com as classes de fun es de treinamento os quatro n veis de complexidade de modelo seguintes podem ser definidos Fun es Fun es Fun es SCADA est ticas din micas Fun es de gerenciamento de energia Aquisi o de dados Modelo de carga Modelo de transmiss o Modelo de prote o Din micas Modelo da Modelo da rede 7 gera o Hp Er a a RE ss E RR ER EN Cof ENA NR ORE ERES ED RV CO PERES pa r PDR ET ER E E a UE EE i Figura 9 Estrutura simplificada das fun es de treinamento dos modelos do sistema Han91 Para o treinamento das fun es de classe 1 o modelo de regime permanente do sistema normalmente adequado Ele baseado no c lculo de fluxo de po t ncia e pode incluir os modelos de carga e efeitos da opera o de rel s de prote o sobrecarga subtens o entre outros
79. S Utilizando os valores atualizados de tap do regulador de tensao e de admitancia shunt a carga do alimentador calculada atrav s de 4 12 e 4 13 V Wy Afi ka ka get ka E a SE 412 VAN Va Af o koto ke a7 5 2 r 4 18 4 2 6 Modelo OSMR Este o modelo completo As express es para o c lculo do carregamento dos alimen tadores s o obtidas a partir da combina o do Modelo OSM e as considera es relati vas regula o de tens o As l gicas de controle para o regulador de tens o e ele mentos shunt s o as mesmas apresentadas anteriormente Assim este modelo defi nido por 4 14 e 4 15 Af Va Va i Ky My koMo kaM3 N 1 k7M7 z5 4 14 2 Na pr tica os par metros das cargas s o conforme est apresentado na Figura 15 Va Vn Q 4Qo k4M ksMs keM Observa se que existem duas classes de carga LOAD e DISTLOAD A primeira classe LOAD diz respeito as cargas conectadas aos barramentos de su besta es Assim o elemento que armazena as informa es desta classe sempre filho de um elemento que representa a classe SUB subesta o Considerando o tre 76 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos cho de arquivo mostrado na Figura 15 a por exemplo pode se concluir que o atribu to parent id 5352 diz respeito a uma subesta o De certo modo pode se dizer que os objetos desta classe
80. S ARQUIVOS XML 132 TABELA 19 FUNCIONALIDADES DISPON VEIS PARA CONSTRU O DE 5 132 xi CAG CA EC CCF CELESC CEPEL CHESF CIGR CIM CSV CTEEP DE DNP DTS EMS EPRI FIS FPO HVDC ICCP IED IEEE LAN LTC ONS OPC OTS PC POO PRODIST SAGE SCADA SE T amp D T XML ABREVIA ES Application Programming Interface Controle Autom tico da Gera o Corrente Alternada Corrente Cont nua Controle Carga Frequ ncia Centrais El tricas de Santa Catarina Centro de Pesquisas de Energia El trica Companhia Hidro El trica do S o Francisco Conseil International des Grands R seaux lectriques Common Information Model Comma Separated Value Companhia de Transmiss o de Energia El trica Paulista Despacho Econ mico Distributed Network Protocol Dispatcher Training Simulator Energy Management System Electric Power Research Institute Fuzzy Inference System Fluxo de Pot ncia timo High Voltage Direct Current Inter control Center Communication Protocol Intelligent Electronic Device Institute of Electrical and Electronics Engineers Local Area Network Load Tap Changer Operador Nacional do Sistema El trico Object linking and embedding for Process Control Operator Training Simulator Personal Computer Programa o Orientada a Objeto Procedimentos de Distribui o de Energia El trica no
81. ST Em Cen rios por sua vez est o os snapshots utilizados pelo instrutor para iniciar o treinamento Deve se observar que este arquivo pode conter um n mero ilimitado de cen rios armazenados medida que o instrutor vai criando condi es sist micas dife rentes para desafiar o operador em treinamento Por exemplo Cen rio 1 Estado operativo normal carga leve e sistema interligado Cen rio 2 Estado operativo restaurativo sistema separado em duas ilhas Cen rio 3 Estado operativo normal inseguro carga de pico 113 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento O ltimo arquivo Sequ ncias de eventos armazena as l gicas que modelam no OTS os automatismos existentes no sistema el trico e externos ao sistema SCADA nor malmente programados em IED bem como as consequ ncias de atua o de prote es Ambos os arquivos Cen rio e Sequ ncias de eventos podem ser exportados atrav s do sistema SCADA em tempo real e importados no simulador o que possibilita a re produ o fidedigna do estado do sistema e ou de uma sequ ncia de atua es Em azul est o representados os m dulos de simula o el trica Um terceiro m dulo o Estimador de Estados est em desenvolvimento e deve ser adicionado ao OTS em breve Este novo m dulo desempenhar um papel importante principalmente na im porta o de um cen rio oriundo do sistema SCADA em tempo real pois comum existirem medi es err nea
82. Sistema El trico Nacional Sistema Aberto de Gerenciamento de Energia Supervisory Control And Data Acquisition Subesta o Transmiss o amp Distribui o Tecnologia da Informa o eXtensible Markup Language xii Cap tulo 1 Introdu o Cap tulo 1 Introdu o 1 1 Considera es iniciais Os centros de controle s o considerados o Sistema Nervoso Central dos sistemas el tricos de pot ncia Atrav s deles s o realizadas a es de monitoramento comando e controle em tempo real Na d cada de 50 as comunica es anal gicas eram empregadas para coletar dados em tempo real do despacho de pot ncia ativa das unidades geradoras e do fluxo de pot ncia nas linhas Os operadores utilizavam esses dados em computadores anal gi cos para fazer controle carga frequ ncia e despacho econ mico A frequ ncia do sis tema era utilizada em substitui o s medi es de balan o de pot ncia entre gera o e carga dentro de uma rea de controle O controle carga frequ ncia controlava a ge ra o para manter a frequ ncia e o interc mbio programado entre reas de controle O despacho econ mico ajustava a gera o de acordo com o custo incremental de cada unidade para atender a demanda de pot ncia das cargas a um custo m nimo global Fatores de penalidade foram introduzidos para compensar as perdas na transmiss o atrav s da loss formula Este foi o precursor dos centros de controle modernos Quando os co
83. Systems IEEE Transactions on 1 2 67 73 U S Federal Energy Commission 1967 Final report on 1965 blackout Vadari S Demaree K Hwang D et al 1991 An online implementation of transient stability in a dispatcher training simulator Power Systems IEEE Transactions on 6 1 135 144 139 Refer ncias Bibliogr ficas Vad95 Vadari S V Montstream M J Ross H B J 1995 An online dispatcher training simulator function for real time analysis and training Power Systems IEEE Transactions on 10 4 1798 1804 Vad951 Vadari S V Lubash D J Morris L W et al 1995 Training session Wai91 Wai92 Wal08 Wal99 Wan94 War49 WuF05 evaluation a system level perspective using a dispatcher training simulator Power Industry Computer Application Conference 1995 Conference Proceedings 1995 IEEE 107 114 Waight J G Nodehi K Rafian M et al 1991 An advanced transportable operator training simulator Power Industry Computer Application Conference 1991 Conference Proceedings 164 170 Waight J G Nodehi K Bose A et al 1992 Transportable simulator trains control center operators Computer Applications in Power IEEE 5 2 23 28 Walve K Edstrom A Karlstrom L 2008 Advanced dynamic simulations as an important aid to restoration studies and training Power and Energy Society General Meeting Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century 2008 I
84. Teminall PQ Branch1 Va Teminall UAB 4 Branch10 4 Branch11 f Branch12 _ Branch13 Branch15 4 Branch16 4 Branch2 4 Branch3 4 Branch4 _ Branch5 4 Branch6 7 Branch7 4 Branch8 m Rrancha Itens apresentados In cio T rmino Usu rio A o Coment rio 11 12 2013 09 25 48 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e TF1B Verfica o de Igualdade 11 12 2013 09 25 48 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e TF2B Verficacdo de Igualdade 11 12 2013 09 25 45 Sistema Inicializa o do OTS concluida 11 12 2013 09 25 45 Sistema Cen rio inicial carregado Coment rio do cen rio Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada Registro ETI 1 de 4 Figura 35 Guia Cen rio carga de distribui o 95 selecionada Embora existam aqui diversas funcionalidades dispon veis para auxiliar o instrutor elas est o apresentadas em detalhes no Ap ndice A onde se descreve a fun o de 105 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento cada um dos bot es e recursos desta guia Destaca se contudo a capacidade de exportar um snapshot a partir do sistema SCADA do centro de controle e importar este arquivo no OTS Isso facilita o trabalho de prepara o do treinamento al m de permitir que situa es vistas no centro de contro
85. URA O DA SUBESTA O EXEMPLO sssssecececteseeececeseceeeeseeceeeeeanenss 96 FIGURA 30 EXEMPLO PARA ILUSTRAR A ETAPA DE CONFIGURA O DA REDE scccececeersseeeecececeeneneececeseaeeneeeceeeseaeenss 97 FIGURA 31 DIAGRAMA COM O RESULTADO DA ETAPA DE CONFIGURA O 98 FIGURA 32 ESTRUTURA NA QUAL O OTS EST BASEADO sssssesesesesssesesesesssesesessseseseeseseesasaessssesssasaeasasaeasgeaesages 101 FIGURA 33 EXEMPLO DE CONEX O DO OTS 5 103 FIGURA 34 GUIA CEN RIO CHAVE FUS VEL 2E SELECIONADA sssssssesssessseseseseseseseseseseeseasssseseaessssseasasssssaeasaeees FIGURA 35 GUIA CEN RIO CARGA DE DISTRIBUI O 95 SELECIONADA FIGURA 36 SEQU NCIA DE EVENTOS EM MODO DE FIG RA 3 7 CURVAS DE CARGA dana aid E Sarah Ana FIGURA 38 CONFIGURA O DAS CURVAS DE CARGA sssescecececescessseecececeauessececeeeeeeneseececeeeceeneneceeceseaeegeneeeeeeeees FIGURA 39 TRECHO DO C DIGO ESCRITO EM VB SCRIPT sssssssssesssssessseseseseseseseseseseseeeeesessessesessessasasseesasgsaesegea FIGURA 40 DIAGRAMA
86. Universidade Federal de Itajub Programa de P s Gradua o em Engenharia El trica Marcos Netto Simulador para Treinamento de Operadores como Suporte Opera o em Tempo Real de Redes Inteligentes Disserta o de Mestrado submetida ao Programa de P s Gradua o em Engenha ria El trica como parte dos requisitos para obten o do t tulo de Mestre em Ci ncias em Engenharia El trica rea de Concentra o Sistemas El tricos de Pot ncia Orientador Prof Dr Robson Celso Pires Itajub Dezembro de 2013 Ficha catalogr fica elaborada pela Biblioteca Mau Bibliotec ria Margareth Ribeiro CRB 6 1700 N476s Netto Marcos Simulador para treinamento de operadores como suporte opera o em tempo real de Redes Inteligentes Marcos Netto Itajub MG s n 2013 140 p il Orientador Prof Dr Robson Celso Pires Disserta o Mestrado Universidade Federal de Itajub 1 Simulador para treinamento de operadores 2 Operator Training Simulator 3 Dispatcher Training Simulator 4 OTS 5 DTS I Pires Robson Celso orient Universidade Federal de Itajub III Titulo Minist rio da Educa o A UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBA Criada pela Lei n 10 435 de 24 de abril de 2002 ANEXO II FOLHA DE JULGAMENTO DA BANCA EXAMINADORA T tulo da Disserta o Simulador para Treinamento de Operadores como Suporte Opera o em Tempo Real de Redes Inteligentes
87. a 4 Divis o do OTS em subsistemas DyL83 Esta publica o foi a primeira a classificar o OTS em basicamente dois grupos 1 Stand alone O simulador completamente isolado do sistema SCADA real instalado no centro de controle este o caso do simulador apresentado neste trabalho 2 Integrated O simulador instalado no centro de controle em tempo real Neste caso existe conex o entre o SCADA real e o simulado Conforme detalhado em And86 este tipo de filosofia de instala o ainda pode ser subdividido em duas categorias a OTS totalmente integrados hardware e software ao SCADA real Este o caso de fornecedores de sistemas SCADA EMS que agregaram o simula dor em sua solu o b OTS gen rico com capacidade de ser integrado solu o dos mais diver sos fabricantes este o caso do simulador desenvolvido pelo EPRI Com rela o modelagem do sistema el trico a principal evolu o foi o m todo de solu o do algoritmo de fluxo de pot ncia Um sistema com at 1000 barramentos deveria ser simulado em menos de 5 segundos Para atender tal restri o a proposta foi dividir a solu o do fluxo de pot ncia em duas etapas A primeira foi denominada solu o da janela de interesse isto a solu o de um subconjunto das equa es dos barramentos considerando sua proximidade ao ponto de interesse o ponto de inte resse aquele onde houve alguma altera o topol gica ou de carregamento Ass
88. a azul Esse filtro n o diferencia letras mai sculas de min sculas e restringe a listagem de sinais de forma a exibir apenas aqueles que contenham os caracteres digitados no filtro e ou que respeitem a l gica definida Coluna Descri o _ Apresenta um s mbolo para cada linha da tabela cuja fun o informar se o ponto des ito anal gico ou digital Exibe o caminho do sinal de forma din mica ou seja ao navegar pelo Treeview o texto que indica o caminho do sinal vai sendo reduzido ocultando as partes referentes pasta selecionada e s pastas hierarquicamente superiores Desta forma a identifica o visual de determinado sinal se torna mais f cil Ao clicar em alguma c lula desta coluna o ca minho completo automaticamente exibido e selecionado xibe a descri o do sinal Ao clicar em alguma c lula desta coluna o texto com a descri o automaticamente selecionado Valor corrente ou atual da vari vel _ Valor que o Instrutor deseja que a vari vel assuma Ao clicar sobre esta c lula na linha da vari vel de interesse s o apresentados os poss veis valores que podem ser for ados Quando conte do da c lula for apresentado com transpar ncia significa que esta vari vel n o pode ser for ada diretamente No exemplo da Figura 45 a seguir o valor corren te dos terminais da chave Energizado Observe que n o poss vel for ar estes valores pois como de se esperar
89. a cada elemento do sis tema el trico Esta metodologia tende a acomodar o aumento da complexidade do programa dentro dos objetos individuais tornando os programas extremamente legi veis modulares e flex veis Os objetos que representam os equipamentos da rede devem ent o ser absolutamente independentes e autossuficientes como s o os equipamentos f sicos reais Ale96 poss vel ent o fazer uma associa o entre a estrutura do arquivo XML e a filosofia da POO associada simula o de sistemas el tricos A Figura 14 a seguir auxilia na ilustra o desta associa o Objeto lt esR parent_ia 5352 id 6610 eype LOAD gt Classe lt Graphic gt lt DisplayY gt 240 lt DisplayY gt lt DisplayX gt 456 25 lt DisplayX gt lt Rotation gt 90 lt Rotation gt lt Size gt 10 lt Size gt lt X gt 445 lt X gt lt Y gt 240 lt Y gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt LoadSheddingPriority gt 0 lt LoadSheddingPriority gt lt Type gt 0 lt Type gt lt ReactiveConstantImpedance gt 0 lt ReactiveConstantImpedance gt lt ReactiveConstantCurrent gt 0 lt ReactiveConstantCurrent gt lt ReactiveConstantPower gt 100 lt ReactiveConstantPower gt lt ActiveConstantImpedance gt 0 lt ActiveConstantImpedance gt lt ActiveConstantCurrent gt 0 lt ActiveConstantCurrent gt Dados lt ActiveConstantPower gt 100 lt ActiveConstantPower gt lt ReactivePower gt 0 lt ReactivePower gt lt ActivePower gt 0
90. actanceZero gt 0 508 lt ReactanceZero gt lt Reactance gt 0 508 lt Reactance gt lt Resistance gt 1 482 lt Resistance gt lt ResistanceZero gt 1 482 lt ResistanceZero gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt 6 CU lt Name gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent id 0 id 5 type CABLE gt lt Electrical gt lt RatedCurrent gt 110 lt RatedCurrent gt lt ReactanceZero gt 0 477 lt ReactanceZero gt lt Reactance gt 0 477 lt Reactance gt lt Resistance gt 1 077 lt Resistance gt lt ResistanceZero gt 1 077 lt ResistanceZero gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt 5 CU lt Name gt lt Identifier gt lt PSR gt a lt PSR parent_id 197 id 11074 type BRANCH gt lt Graphic gt lt DisplayX gt 319 846765624686 lt DisplayX gt lt DisplayY gt 120 153234375314 lt DisplayY gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt Susceptance gt 0 lt Susceptance gt lt Length gt 1 lt Length gt lt BaseVoltage gt 13 8 lt BaseVoltage gt lt Cable gt 183 lt Cable gt lt Terminal1 gt 2705 lt Terminali gt lt Terminal2 gt 2696 lt Terminal2 gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Branchi0 lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt b Figura 22 Exemplo dos par metros de cabos Quando utilizado no modelo propriamente dito um cabo est contido em uma classe denominada BRANCH A associa o deste objeto aos par met
91. ades DyL94 DyL02 Mag04 WuF05 Atualmente os sistemas SCADA EMS t m sido desenvolvidos segundo o conceito de que os sistemas el tricos podem operar em um dos quatro estados apresentados na Figura 1 11474 Pod10 A defini o de cada um dos estados apresentada em se qu ncia Normal Seguro Todos os equipamentos est o operando dentro de seus limites e mesmo na ocorr ncia de uma conting ncia simples ou dupla em alguns casos ne nhum limite operativo ser violado 15 Cap tulo 1 Introdu o Normal Inseguro Todos os equipamentos est o operando dentro de seus limites mas na eventual ocorr ncia de uma conting ncia o limite operativo de algum equipa mento ser violado Efeito de conting ncia Emerg ncia Restaurativo Figura 1 Defini o de estados operativos do sistema el trico Pod10 Emerg ncia Existe pelo menos um equipamento que est fora de seus limites de opera o Restaurativo O sistema est em processo de recomposi o pois houve uma inter rup o de maiores propor es na gera o transmiss o ou carga Os estados operativos de Emerg ncia e principalmente o Restaurativo felizmente ocorrem com menos frequ ncia No entanto s o os momentos onde o operador preci sa tomar as decis es mais dif ceis e de forma r pida e assertiva Tamb m o mo mento de maior tens o na sala de controle Ainda que
92. ador independente do sistema e com as partes indireta mente afetadas sistemas externos Portanto as simula es de grandes inter liga es devem ser conduzidas com a participa o de operadores engenhei ros de tempo real gerentes e demais envolvidos dos diversos agentes de ge ra o e transmiss o concession rias e respons veis pela opera o do siste ma interligado Simula es online Utilizando se da infraestrutura de comunica es dispon vel e o acesso web os envolvidos nas simula es participariam de modo remo to como de fato acontece na pr tica Toda a comunica o envolvida no trei namento faria uso de sistemas telef nicos dedicados assim como acontece nos centros de controle Cada agente atuaria no sistema atrav s das mesmas telas e o mesmo sistema SCADA utilizado em tempo real O servidor de simu la o alocado em um dos agentes envolvidos deveria contemplar o modelo el trico de todo o sistema O objetivo da utiliza o do simulador tamb m estendido e al m de ferramenta de treinamento passa a ser uma plataforma de testes unificada das diversas tecnologias que est o sendo agregadas rede com o pretexto do desenvolvimento das redes inte ligentes Desta forma poss vel validar os diversos algoritmos e sistemas de forma segura e mais r pida se comparado a testes de campo Adicionalmente cria se uma vis o comum das redes inteligentes entre todas as pessoas envolvidas neste proces s
93. ados que descrevem este elemen to f sico e um conjunto de sub rotinas m todos dentro da filosofia da POO para ma nipul los realizando uma tarefa espec fica A declara o da estrutura que caracteriza um tipo espec fico de objeto denomina se Classe Os protocolos de comunica o do objeto com o mundo exterior declarados na classe denominam se Mensagens onde para cada mensagem haver sempre um M todo correspondente Os m todos definem todas as tarefas que o objeto est habilitado a realizar ou seja s o os elementos ativos dentro de um objeto A utiliza o de um exemplo simples ilus tra melhor estes conceitos e defini es Assim poderia se definir uma carga como sendo um objeto no qual pot ncia ativa e reativa tens o e frequ ncia nominais seri am os dados Os m todos seriam as sub rotinas definidas para manipular estes da dos como por exemplo um aumento de pot ncia ativa A aplica o da POO modelagem dos elementos de sistemas el tricos trouxe uma nova maneira de abordar este problema uma vez que integra os par metros vari veis 70 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos do modelo e a resolu o de suas equa es em uma estrutura nica Assim a metodo logia comumente empregada nos programas de simula o escritos em FORTRAN em cujas equa es s o resolvidas como um todo foi substitu da por uma nova metodolo gia baseada na resolu o das equa es individualmente par
94. am seus lucros e consumidores escolhem o melhor padr o de consumo de acordo com as suas possibilidades o pre o de mercado se auto ajusta chegando a um equil brio que timo para o bem estar social Dois tipos de mercado coexistem no setor el trico reestruturado Um deles o merca do bilateral com contratos entre fornecedores e consumidores O outro um mercado de leil es onde os geradores submetem propostas para um agente centralizado que determina a proposta vencedora e o pre o Um operador de mercado necess rio para gerir o mercado de leil es Com a introdu o dos mercados de energia alguns centros de controle ficaram respons veis por conduzir a opera o do mercado e ao mesmo tempo garantir a confiabilidade do sistema Estes dois aspectos s o normal mente separados embora coordenados A reestrutura o da ind stria do setor el trico acabou trazendo duas grandes mudan as na estrutura dos centros de controle A primeira diz respeito expans o das fun es do centro de controle dos tradicionais sistemas SCADA EMS primeiramente de dicados confiabilidade do sistema para gerenciamento de neg cios no mercado A segunda mudan a diz respeito evolu o dos centros de controle tradicionais dife rentes apenas em tamanho para uma variedade de centros de controle de companhi as de gera o transmiss o e distribui o operadores independentes do sistema en tre outros cada um com suas especificid
95. amar de carga varia a cada X minutos ent o 10 bloco de c digo abaixo vai procurar os hor rios considerando os Minutos neste caso imediatamente superior e inferior ao hor rio atual na curva de carga Ex Considere que do bloco anterior TimeToLookFor 14 39 00 Considere adicionalmente que LoadProfileTimeInterval 15 ou seja a curva de carga contem valores de carga para cada intervalo de 15 minutos Ent o LookForTimeBefore 14 30 00 e LookForTimeAfter 14 45 00 ElseIf LoadProfileTimeInterval lt 60 Then Found False TimeAheadFound False TimeBehindFound False LookForTimeAfter TimeToLookFor LookForTimeBefore TimeToLookFor Do While Found False For i 1 To NumOfIntervals If StrComp TimeInterval 4 LookForTimeBefore 0 And Not TimeBehindFound Then TimeBehindFound True LookForTimeBefore TimeInterval 1 End If If StrComp TimeInterval i LookForTimeAfter 0 And Not TimeAheadFound Then TimeAheadFound True LookForTimeAfter TimeInterval i End If If TimeAheadFound And TimeBehindFound Then Exit Do End If Next If Not TimeAheadFound Then LookForTimeAfter DateAdd n 1 LookForTimeAfter End If If Not TimeBehindFound Then LookForTimeBefore DateAdd n 1 LookForTimeBefore End If Loop End If Figura 39 Trecho do c digo escrito em VB Script De acordo com a estrutura apresentada observa se que os arquivos XML podem ser substituidos na medida em que sistema el trico
96. ara trabalhar de modo totalmente independente Em sendo assim n o existe a possibilidade de treinar um operador no mesmo ambiente de opera o em tempo real ou seja o software n o tem capacidade de modelar o sistema SCADA por exemplo utilizar as mesmas telas da opera o em tempo real 33 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Em Vad95 os autores apresentaram duas funcionalidades agregadas ao EPRI OTS instalado na companhia Virginia Power Primeiramente a capacidade de inicializa o do simulador com dados registrados pelo EMS durante dist rbios na rede el trica E depois a possibilidade de utiliza o do simulador em modo playback ou seja o OTS passou a ter o recurso de voltar em pontos espec ficos de um cen rio Importante res saltar que tal funcionalidade n o permitiu naquele momento que a simula o pudes se ser cont nua no tempo Em Vad951 os autores apresentaram a experi ncia de utiliza o do EPRI OTS na companhia Virginia Power com foco na avalia o do desempenho dos operadores durante as sess es de treinamento Embora como os pr prios autores ressaltaram este tipo de avalia o seja subjetivo alguns fatores foram destacados como sendo de interesse comum Ap s o treinamento durante a avalia o do operador as seguintes quest es devem ser discutidas Os problemas foram reconhecidos e as a es corretivas foram tomadas de forma efetiva e em tempo h bil As oportunidades fo
97. as e normalmente consideradas fora do escopo deste tipo de simula o A mica das cargas por outro lado lenta e est representada parcialmente restando considerar apenas sua sensibilidade com rela o a varia es de frequ ncia Exce o se faz ao modelo adotado para geradores cujo modelo adotado neste trabalho bas tante diferente das representa es necess rias para estudos din micos Os par metros dos modelos de cada um dos equipamentos considerados na simula o est o agrupados em um arquivo no formato XPD Este arquivo baseado no pa dr o internacional Common Information Model normalmente denominado CIM XML ou t o somente modelo CIM IEC61970 Este padr o foi desenvolvido especifica mente para o setor el trico e orientado a objeto Seu objetivo facilitar o desenvol 68 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos vimento e a integra o de aplicativos destinados ao planejamento gerenciamento e opera o de sistemas el tricos Para melhor compreender a estrutura do arquivo que cont m o modelo el trico utiliza do pelo OTS uma breve descri o da estrutura b sica de um arquivo XML apresen tada a seguir N o obstante o padr o XML tamb m utilizado para armazenar os dados usados durante os treinamentos e portanto esta se o tamb m ajudar a compreender a estrutura dos arquivos de treinamento descritos no Cap tulo 5 4 1 1 Estrutura b sica de um arquivo XML
98. atrav s de estudos off line rea lizados na pr opera o sejam elaboradas instru es de opera o considerando di versas conting ncias imposs vel cobrir todo o universo de situa es Assim mesmo o operador mais experiente pode ser afetado pelo nervosismo causado por nunca ter vivenciado uma situa o parecida Sua velocidade e capacidade de racioc nio podem diminuir drasticamente ocasionando uma decis o errada ou precipitada Considerando a complexidade da opera o de sistemas el tricos em tempo real e a import ncia do fornecimento de energia el trica em um contexto global justifica se a necessidade das empresas em dispor de recursos para o treinamento de seus colabo radores Neste sentido o simulador para treinamento de operadores mostra se uma ferramenta importante uma vez que o sistema real n o oferece margem para erros 16 Cap tulo 1 Introdu o 1 2 Contextualiza o do trabalho O simulador para treinamento de operadores apresentado neste trabalho resultado do envolvimento de um grupo de pessoas e de tr s empresas distintas todas desen volvedoras de software para sistemas el tricos A Elipse uma empresa dedicada ao desenvolvimento de software para gerencia mento de processos Ela propriet ria e desenvolvedora do Elipse Power sistema SCADA EMS no qual o OTS Operator Training Simulator est baseado A Powersyslab desenvolve aplicativos de suporte opera o e planejamen
99. avras um centro de controle normalmente recebe os pontos anal gicos e digitais da parte monitorada da rede ou seja da regi o para a qual o sistema el trico est sob sua supervis o e controle E embora as informa es do estado dos sistemas externos 86 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos regi o monitorada sejam desconhecidas sabidamente estes sistemas t m contribui o no estado geral da rede O objetivo b sico do equivalente externo portanto o de simular as rea es da rede externa quando ocorrem altera es na rede de interesse provocadas por exemplo pelo desligamento de uma linha de transmiss o Existem casos em que as rea es externas devido a perturba es internas podem ser insignificantes Mas principalmen te quando da ocorr ncia de perturba es pr ximas regi o de fronteira estas rea es s o importantes e exigem a utiliza o de equivalentes para represent las Uma solu o trivial para o problema de equivalentes externos seria a de desligar a rede externa substituindo se os fluxos entre as barras de fronteira e as barras exter nas por inje es adicionais nas barras de fronteira Para o caso b sico o estado da rede de interesse seria o mesmo da rede completa Entretanto a rede externa n o reagiria diante de uma perturba o interna prejudicando a precis o do estado calcu lado nas situa es em que as rea es externas s o significativas Na pr tica o
100. cial scale is discussed in detail This simulator is a result of the involvement of three Brazilian companies that develop software for electri cal systems Due to the characteristics of the simulation engine used to know based on a cyclic solution of power flow algorithm the software proposes for now to meet the demand for training operators of distribution contro centers and large energy con sumers for example companies in the aluminum sector Despite the growing trend of automation of network operation procedures in several operating conditions it is to be noted that decision making remains a responsibility of the operator Therefore the real time operation of smart grids will certainly require the intervention of trained and certi fied operators vi SUM RIO o JAN fa Ena PARE ER OD 13 INT E 13 1 1 CONSIDERA ES INICIAIS 13 1 2 CONTEXTUALIZA O DO TRABALHO cede span Eaa do DEAN de Ra OS DE BU SASi 17 1 3 ESTRUTURA O DO TRABALHO asia secneit Ride 17 CAPITULO RDNS tess ESSA a Snes 20 DESENVOLVIMENTO HISTORICO 00csscccsscssssssssssssssssssssssesssesssssssesssssssssscssssesssssecssscesscuscauscasseassn 20 2 1 CONSIDERA ES INIGIAIS tcc
101. cionalidades e avaliar as oportunidades de melhoria E segundo devido possibilidade de medir o tempo gasto por cada um dos operado res para realizar esta sequ ncia de manobras o que permite tra ar uma curva indivi dualizada de desempenho Adicionalmente poss vel comparar o tempo gasto pelos operadores com o tempo gasto pelo aplicativo justificando ou n o sua utiliza o 118 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento 5 9 Considera es Finais O subsistema apresentado neste cap tulo portanto disp e de diversos recursos para subsidiar o instrutor seja antes durante ou depois das sess es de treinamento Verifica se que a capacidade de realizar simula es el tricas em tempo real n o suficiente para um sistema dedicado ao treinamento de operadores A exist ncia de uma interface a partir de onde a simula o controlada eventos s o disparados en tre outras funcionalidades trazem ganhos importantes ferramenta como um todo H de se dizer ainda que os recursos precisam estar bem organizados e sua utiliza o deve ser simples pois o instrutor normalmente conduz muitas atividades em paralelo durante as sess es de treinamento e n o disp e de muito tempo para fazer buscas no software Finalmente este subsistema visto como uma fonte importante de pesquisa e desen volvimento em diversos aspectos relacionados opera o em tempo real O desen volvimento de m tricas para avalia o do
102. cursos dispon veis ao Instrutor por sua vez mostra as fun es dos bot es utilizados para gerenciar as sequ ncias contidas nos arquivos Nova sequ ncia Ao clicar neste bot o uma janela se abre para que o usu rio digite o nome da nova sequ ncia por exemplo Sequ ncia 1 Paralelismo mo ment neo de transformadores que ser adicionada no arquivo XML Renomear sequ ncia Duplicar sequ ncia Desfazer Ao clicar neste bot o qualquer altera o imediatamente desfeita desde que o check box Habilitar Desfazer esteja marcado Refazer Tabela 18 Funcionalidades disponiveis para gerenciamento das sequ ncias contidas nos arquivos XML C Edi o e disparo de sequ ncias A se o C onde efetivamente os eventos contidos em cada sequ ncia s o criados configurados e ou editados Al m das funcionalidades existentes nos bot es apresen tadas na Tabela 19 a seguir observa se a exist ncia de alguns campos com recursos adicionais Seleciona medida e valor a ser utilizado na express o de disparo de sequ ncias Ao clicar ste bot o ser apresentada uma janela auxiliar para facilitar a sele o mportar do SCADA Permite que o usu rio importe uma sequ ncia de eventos capturada partir do sistema SCADA em tempo real ubstituir sinais selecionados Ao clicar neste bot o ser apresentada uma janela auxiliar para facilitar a substitui o dos sinais selecionados Localizar e substit
103. desempenho de operadores um exemplo de campo aberto pesquisa e que certamente deve fazer uso das informa es ge renciadas por este subsistema 119 Cap tulo 6 Conclus es Cap tulo 6 Conclus es 6 1 Considera es Gerais O simulador para treinamento de operadores apresentado neste texto o resultado de uma primeira fase de desenvolvimento Embora o sistema SCADA e os algoritmos de simula o el trica estejam sendo utilizados h bastante tempo por diversas empresas do setor el trico brasileiro o OTS como um todo relativamente recente tendo apro ximadamente tr s anos Este software j est instalado e em uso em empresas de grande consumo de energia el trica cujo sistema justifica a exist ncia de um centro de controle em tempo real Considerando a revis o bibliogr fica realizada e o estudo de outros softwares dedica dos ao mesmo prop sito verifica se que um dos diferenciais do OTS apresentado neste trabalho a sua flexibilidade poss vel conect lo aos mais diversos sistemas SCADA existentes nas empresas do setor el trico atrav s de protocolos de comunica o Esta conex o realizada portanto sem o interm dio de uma API Application Programming Interface o que torna o processo mais simples e r pido Isto permite que o OTS apresentado seja um motor de simula o independente de fabricante ou de protocolos propriet rios Ao mesmo tempo h liberdade para pesquisa em modelos
104. desenvolvimentos futu ros est o apresentadas Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico 2 1 Considera es iniciais Desde a publica o do primeiro trabalho sobre um simulador digital dedicado ao trei namento de operadores em 1976 muito foi feito e a literatura relacionada ao tema vasta A seguir apresenta se um levantamento hist rico em ordem cronol gica do estado da arte no que diz respeito OTS Apenas os artigos que se enquadraram den tro de crit rios pr estabelecidos est o citados Os crit rios definidos s o apresenta dos a seguir Tipo de simula o Apenas os trabalhos relacionados a simuladores digitais fo ram considerados excluindo se portanto queles que dizem respeito a simu ladores anal gicos e ou h bridos digitais e anal gicos Modelagem el trica Em diversos trabalhos utilizou se de t cnicas de inteli g ncia artificial por exemplo sistemas especialistas para responder as inter ven es feitas no sistema pelo operador em treinamento Este tipo de aborda gem do problema n o realiza nenhuma simula o el trica e por isso foi consi derada fora do escopo deste trabalho Avan o Inova o Est o apresentados os trabalhos que trouxeram algum avan o com rela o aos anteriores seja em fun o de uma nova funcionalida de desenvolvida experi ncia de utiliza o ou ideia de avan o 2 2 OTS no mundo Os primeir
105. dica a abertura ou fechamento dos disjuntores est indicada ao lado de cada disjuntor 20 Figura 28 Exemplo de configura o de uma subesta o 94 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos A Tabela 7 apresenta os dados associados em forma tabular As primeiras quatro co lunas da tabela s o origin rias do banco de dados est tico do sistema Tabela 7 Dados para exemplo de configura o de subesta o Os dados de topologia de uma subesta o s o armazenados sob a forma se uma lista encadeada Assim k PRIM i indica o primeiro disjuntor da sequ ncia de disjuntores da subesta o i Os disjuntores restantes s o apontados sucessivamente pela lista PROX Assim PROX k indica o pr ximo disjuntor da subesta o i Um valor igual a zero para SEQDJ aponta o t rmino da lista de disjuntores da subesta o Os vetores paralelos A k e B k indicam os pares de circuitos que podem ser interconectados pelo disjuntor k Finalmente a lista STATUS que formada a partir de dados obtidos do sistema SCADA indica o status de cada disjuntor Tabela 8 Resultados da configura o de subesta o O primeiro passo do algoritmo da subse o anterior a forma o do vetor de indica dores Fy No presente exemplo o processamento do status dos disjuntores na primei ra itera o gera o novo vetor de indicadores F indicado na Tabela 8 O fato de ter ocorrido atualiza o de indicadores nesta itera
106. e cis o dos resultados tampouco o ganho de tempo de simula o acarretado por elas Essa lacuna come ou a ser preenchida com o trabalho de Kol89 onde foi feita uma apresenta o bastante detalhada dos modelos para simula o din mica de unidades geradoras Os modelos foram classificados da seguinte maneira Primeira classe representando o estado da arte em simula o din mica de longo prazo at aquele momento Segunda classe sendo estes modelos simplificados a partir dos modelos de primeira classe Terceira classe sendo estes modelos bastante simplificados Foram especial mente desenvolvidos para utiliza o em OTS Em seguida os autores apresentaram uma an lise de erros no dom nio da frequ ncia e do tempo para cada uma das tr s classes Finalmente apresentado o ganho per centual em tempo de simula o da segunda e terceira classes quando comparadas primeira No mesmo ano alguns meses depois o resultado do esfor o de desenvolvimento da segunda gera o de OTS foi publicado atrav s de dois artigos Em um dos artigos Pra891 s o apresentados os modelos de componentes do siste ma el trico desenvolvidos especificamente para utiliza o no OTS S o apresentados modelos de carga rel s de prote o transformadores geradores e HVDC Estes mo delos somados aos modelos de unidades geradoras apresentados em Kol89 consti tu ram o arcabou o necess rio para o desenvolvimento do OTS
107. e Aula In EEL 6302 An lise de Seguran a em Sistemas de Pot ncia Universidade Federal de Santa Catarina UFSC Cukalevski N 2013 Control Centre Operator Requirements Selection Training and Certification Working Group C2 33 CIGR ISBN 978 2 85873 217 3 134 Refer ncias Bibliogr ficas daC07 deA12 Deb01 Dec80 46 08 DyLO2 DyL83 DyL94 Fer08 Gis00 Han91 Haq09 da Costa M R Gomes C B 2007 Simula o para treinamento de operadores tend ncia e evolu o SP05 Encontro para Debates de Assuntos da Opera o EDAO de Abreu I P Gayoso M B Barbosa P C 2012 Treinamento de operadores e a seguran a da opera o do SIN A abordagem da CTEEP Encontro para Debates de Assuntos da Opera o EDAO Debs A Hansen C Wu Y C 2001 Effective electricity market simulators Computer Applications in Power IEEE 14 1 29 34 Deckmann S Pizzolante A Monticelli A et al 1980 Studies on Power System Load Flow Equivalencing Power Apparatus and Systems IEEE Transactions on PAS 99 6 2301 2310 de Lorenzo M L de Oliveira G L C P dos Santos Moreale M et al 2008 Desenvolvimento e prepara o de operadores do SIN ONS Encontro para Debates de Assuntos de Opera o EDAO Dy Liacco T E 2002 Control centers are here to stay Computer Applications in Power IEEE 15 4 18 23 DyLiacco T E Enns M K Schoeffler J D et a
108. e obter o resultado mais exato pos s vel Nestes casos o tempo uma preocupa o secund ria A necessidade de simula o em tempo real de sistemas el tricos restrita a basica mente duas classes de simuladores quais sejam Simuladores para teste de equipamentos controles prote es e controles au tom ticos Simuladores para treinamento de operadores de centros de controle objeto do presente trabalho Para essas duas classes de aplica o o fen meno simulado n o precisa necessaria mente ser id ntico ao real A simula o de transit rios eletromagn ticos para o primei ro e das din micas de longo prazo para o segundo t m sido aceitas como satisfat rias em aplica es pr ticas em todo o mundo A simula o em tempo real tem o objetivo de submeter o usu rio ou o equipamento aos fen menos que estes perceberiam na realidade O simulador em tempo real est portanto sujeito a uma restri o rigorosa a saber o tempo imposto simula o pelas leis que governam os fen menos considerados Bar97 47 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores 3 2 Simula o de sistemas el tricos em tempo real A simula o digital imp e uma vis o descont nua do tempo Um modelo digital torna isto poss vel quando o estado do sistema em um tempo conhecido para calcular o estado do mesmo sistema no tempo T H e fazer isto em um intervalo de tempo h H o tempo simulado ou o int
109. eado em par metros que n o est o dispon veis na pr tica pois a utiliza o de valores de par metros n o confi veis pode levar a uma represen ta o incorreta do comportamento t pico do sistema real A segunda restri o a ve locidade de processamento Quanto mais complexo o modelo especialmente a parte din mica mais tempo de processamento exigido A utiliza o de processamento paralelo pode melhorar a velocidade da simula o O OTS pode ser particularmente utilizado para estudos e an lise de condi es especi ficas de emerg ncia Para este tipo de aplica o o aspecto de simula o em tempo real pode ser de import ncia secund ria Aqui a correta representa o do sistema el trico incluindo aspectos de transfer ncia de dados e os recursos oferecidos pelo sistema do centro de controle definem os requisitos predominantes do simulador Par ticularmente quando o pessoal de opera o tem uma educa o profissional de alto n vel treinamento em situa es de emerg ncia uma importante justificativa para o uso de tal abordagem A falta de experi ncia do operador durante condi es de emer g ncia podem contribuir substancialmente no tempo necess rio para recomposi o da rede 57 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores Adicionalmente a possibilidade de atualizar o modelo do OTS com dados do sistema real um importante pr requisito para o uso eficiente do simulador
110. ecsssceceeaeeeceesseceenseeeeees 63 8 5 CONSIDERA ES ra a 65 66 MODELAGEM DE SISTEMAS ELETRICOS scccssssssssssssssssssssssssssssssssssssessssssssssesssesssesesesssessseasseassn 66 4 1 CONSIDERA ES INICIAIS 66 4 1 1 Estrutura b sica de um arquivo XML wissccecsssccceesscsesesscecesssssecesssesscssssecsessssecsessesscssseceessssecees 69 4 1 2 POO aplicada simula o de sistemas el tricos c cccccsssccceessssesssscccsesssecesssssssssseceetssseeees 70 4 2 CARGAS PRABO LI cu Ra aa Eds SRA i ease rs A Ei a 72 ADT Modelo O z r ess asas tin SS eta 74 422 Modelo OS ese tscccssicadi cates Bear a baa fa aee RUSSA oda da fan GEADA PAS viana da Saves 74 423 Modelo OM DEDE ea du 75 ADA Modelo OSM usas actas clio 75 75 42 6 gt Model OSMR 76 4 3 TRANSFORMADORES ias 78 4 3 1 Transformadores de dois enrolamentos sem tap sccccecsssccceessesecssscecsesssseceessssssstsseceessseeees 78 4 3 2 Transformadores de dois enrolamentos COM tAP ssccccecsssccceessssssssscecsessssecesssssesessssceessseeees 79 4 3 3 Transformadores de tr s enrolamentos cccesccccceeecccessseseceessesesssscecsesssecsessesscess
111. ela acarreta o aparecimento de um n fict cio entre os barramentos terminais do transformador conforme est apresentado na Figu ra 18 a seguir As equa es associadas a esta representa o est o apresentadas em 4 28 4 29 e 4 30 81 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Barra i Barra j Barra k Figura 18 Representa o em estrela do transformador de tr s enrolamentos 1 Zi fic Zir Zj 4 28 1 Zj fic z Zji Zu 4 29 1 Zk fic Zin Zji 4 30 Onde as impedancias Z s o obtidas dos ensaios de curto circuito Por outro lado o transformador de tr s enrolamentos pode ser representado por seu equivalente em tri ngulo Neste caso o n fict cio n o se faz necess rio Por sua vez as imped ncias para a representa o em delta podem ser obtidas a partir dos valores da representa o em estrela conforme est apresentado nas equa es 4 31 4 32 e 4 33 a seguir A Zu fic Zi fic Zj fic Zj fic de nes ik Zora 4 31 o Zi fic Zk fic Zi fic Zj fic Zj fic Zk fic 7 ed oa 4 32 HE Zi fic Zu fic Zi fic Zj fic Zj fic Zr fic B 4 33 A Figura 19 a seguir apresenta trechos do arquivo XPD onde est o armazenados da dos de transformadores de tr s a e dois b enrolamentos O tipo de conex o de ca 82 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos da enrolament
112. ema SCADA simulado no OTS embora o motor de simula o seja o mesmo em todos os casos Em seguida os autores apresentam a defini o de conhe cimento expl cito e t cito Esta defini o utilizada no contexto de sistemas el tricos de pot ncia no mbito da opera o em tempo real Um modelo de decis o baseado no conhecimento t cito apresentado Figura 6 Finalmente a partir deste modelo de decis o os autores propuseram o desenvolvimento de um instrutor virtual As ativida des e a postura adotada pelo instrutor em fun o dos objetivos do treinamento e da experi ncia do treinando foram consideradas Situa o Gera Bi Avaliados por Simula o Xe mental no scripts de Utilizando a Medidas o Que leva ao reconhecimento de Figura 6 Modelo de decis o Pod08 Que ativa O simulador desenvolvido pela empresa sueca Svenska Kraftn t foi utilizado no traba lho apresentado em Wal08 O artigo prop e a utiliza o do OTS para treinamento e estudos de recomposi o do sistema ap s uma perturba o geral Segundo o que est apresentado uma parte do sistema interligado sueco foi isolada e seu compor tamento durante a recomposi o foi simulado Em seguida o sistema real foi submeti do mesma situa o e sua resposta foi comparada aos resultados do simulador Em 38 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico bora nenhum dado num rico e ou an lise gr fica tenha sido
113. emas diversos A Figura 33 a seguir ilustra uma aplica o pr tica para a situa o considerada Nesse exemplo sup e se que na esta o dos trainees o sistema SCADA utilizado diferen te do qual o OTS est embarcado Neste caso a integra o entre os sistemas feita atrav s de um protocolo de comunica o no qual ambos tenham capacidade de enviar e receber dados Esta experi ncia foi realizada utilizando o SAGE na esta o dos trai nees um sistema SCADA bastante conhecido pelas empresas do setor el trico brasi leiro 102 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento ee Mesa de treinamento Sistema SCADA SAGE Esta o do Trainee 1 Figura 33 Exemplo de conex o do OTS a outros sistemas SCADA 5 2 3 Visual Basic Script Scripts s o linguagens de programa o executadas do interior de programas e ou de outras linguagens de programa o n o se restringindo a esses ambientes As lingua gens de script s o normalmente utilizadas para estender a funcionalidade de um pro grama e ou control lo O Visual Basic Script ou simplesmente VB Script uma lin guagem baseada no Visual Basic que traz a capacidade de scripting para aplica es que rodam no sistema operacional Windows A possibilidade de utiliza o de scripting a partir do sistema SCADA EMS explorada pelo subsistema de gerenciamento do treinamento principalmente devido a sua capa cidade de controle Os scripts s o utilizado
114. enes 51 FIGURA 9 ESTRUTURA SIMPLIFICADA DAS FUN ES DE TREINAMENTO DOS MODELOS DO SISTEMA HAN91 58 FIGURA 10 SEQU NCIA L GICA DE UM PASSO DA DIN MICA DO OTS 60 FIGURA 11 OTS NA CONFIGURA O STAND ALONE ssseececececeassssscecececeausssececececseueneececessceeueneececessuuegeneeceeseeauenes 61 FIGURA 12 OTS INTEGRADO AO SISTEMA SCADA EMS DO 62 FIGURA 13 EXEMPLO DA ESTRUTURA DE UM ARQUIVO XML cscsesesesesesssesesessseseseseeeeaeeeaeasseasseaseessasasesasaeaeasaeges 70 FIGURA 14 VERIFICA O DA FILOSOFIA DE POO APLICADA 5 71 FIGURA 15 EXEMPLO DOS PAR METROS DE CARGA uu sscccccscessessssesececeeseeeeaececececsesesaesececessesesaesecscecseseaaeseecesseeeaaes 77 FIGURA 16 MODELO SEQU NCIA POSITIVA DE TRANSFORMADOR DE DOIS 78 FIGURA 17 MODELO PARA O TRANSFORMADOR sssccccecsssessscecececeeseeeeecececesseaesaesececscsesesaesecsceceesesueseecesseeseaaeas FIGURA 18 REPRESENTA O EM ESTRELA DO TRANSFORMADOR DE TR S ENROLAMENTOS FIGURA 19 EXEMPLO DOS PAR METROS DE TRANSFORMADORES ssssesessesecececsesessesecececsesueaeseescscseesaeseecesceeseaaes FIGURA 20 MODELO PARA LINH
115. ente No primeiro caso treinamento direcionado para atividades como despacho econ mico inter c mbios programados problemas de estabilidade controle de emerg ncia entre ou tros enquanto que no segundo caso o treinamento principalmente direcionado a manobras de transfer ncia e recomposi o de cargas este o caso deste trabalho Como o simulador deve ser baseado em um modelo real stico do sistema el trico e uma r plica do sistema SCADA EMS tamb m cada companhia precisa de um simula dor espec fico Esta uma componente importante no custo do OTS Finalmente deve ser mencionado que os requisitos de qualifica o do pessoal de opera o s o diferen tes Portanto a motiva o e a necessidade de utiliza o do OTS tamb m s o diferen tes de uma companhia para outra A Figura 8 a seguir apresenta de forma esquem tica o fluxo de informa es do OTS O simulador consiste basicamente de tr s subsistemas explicados em sequ ncia Armazenar cen rio Aquisi o de dados l l CCM Aquisi o de dados PSM Registro log de atividades IP l EE ii Operador Modela Gerenciamento da Instrutor l l l M o v gt SCADA EMS computacional do Altera o de cen rios ho O RR gt Comandos sistema el trico Disparo de lista de eventos simula o l l l Figura 8 Fluxo de informa es no OTS Sistema el trico PSM Power System Mode
116. eradores da companhia eram gastos tr s meses Obviamente em dois dias de treinamento apenas alguns cen rios podem ser devidamente abordados Em Raf96 apresentada a experi ncia da Consolidated Edison Company of New York na utiliza o do OTS como ferramenta de avalia o para um aplicativo de supor te a opera o em tempo real O aplicativo um sistema de suporte restaura o do sistema el trico baseado no conhecimento dos operadores foi instalado no simulador da companhia para que fosse avaliado durante os treinamentos Assim dois benefi cios s o facilmente identific veis conforme se escreve a seguir Para o aplicativo inerente atividade de desenvolvimento de software que mesmo ap s a entrega do produto existam bugs que n o puderam ser identifi cados durante o per odo de testes Portanto com a utiliza o do simulador pa ra testar os aplicativos destinados ao sistema SCADA em tempo real evita se que eventuais bugs nestes aplicativos cheguem ao centro de controle cujo ambiente pouco tolerante a erros Para o operador Por sua vez ao utilizar tais aplicativos durante os treinamen tos com o simulador o operador se familiariza com a ferramenta antes mesmo que ela seja instalada no sistema SCADA em tempo real Adicionalmente exis te espa o para que o operador contribua no desenvolvimento opinando se gundo a experi ncia que traz do centro de controle Finalmente a aceitabilida de do software
117. erde aplica es como o processador topol gico fluxo de po t ncia e drivers de comunica o s o processados no servidor e seus resulta dos quando solicitados s o disponibilizados aos clientes Cliente em azul objetos de tela incluindo a interface do instrutor s o pro cessados pelo cliente Em geral todas as aplica es que requerem processamento computacional de alto desempenho residem no servidor Este o caso por exemplo do processador topol gico e do fluxo de pot ncia embarcados no sistema SCADA para compor o que se denomina EMS A capacidade de conex o de v rios clientes a um mesmo servidor portanto uma vantagem deste modelo que tem sido aproveitada pelo OTS Normalmente desej vel que as mesmas telas sejam vistas por mais de um operador em treinamento loca lizados em mesas de opera o separadas Isto porque tamb m nos centros de con trole normal a exist ncia de mais de uma mesa de opera o O que se faz portanto centralizar o processamento dos dados em um servidor e configurar computadores clientes respons veis pelo processamento dos objetos de tela atrav s dos quais os dados s o apresentados As esta es cliente s o denominadas esta o do trainee e esta o do operador 5 2 2 Drivers de comunica o O sistema SCADA considerado tem capacidade para se comunicar em mais de 350 protocolos diferentes Isto garante que o OTS possa ser acoplado em equipamentos e sist
118. erente Da mesma forma o arquivo que armazena os dados do modelo possui uma estrutura particular para esta classe Por padr o ao iniciar a modelagem de um sistema diversos tipos de cabo e seus res pectivos par metros s o armazenados no arquivo XPD Na Figura 22 a quatro tipos de cabo comumente utilizados em alimentadores de distribui o e seus respectivos par metros s o apresentados como exemplo 8CU 7CU 6CU e 5CU Tamb m poss vel adicionar novos cabos cujos par metros n o estejam cadastrados por pa dr o no software lt PSR parent id 0 id 2 type CABLE gt lt Electrical gt lt RatedCurrent gt 90 lt RatedCurrent gt lt ReactanceZero gt 0 525 lt ReactanceZero gt lt Reactance gt 0 525 lt Reactance gt lt Resistance gt 2 359 lt Resistance gt lt ResistanceZero gt 2 359 lt ResistanceZero gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt 8 CU lt Name gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent id 0 id 3 type CABLE gt lt Electrical gt lt RatedCurrent gt 110 lt RatedCurrent gt lt ReactanceZero gt 0 515 lt ReactanceZero gt lt Reactance gt 0 515 lt Reactance gt lt Resistance gt 1 871 lt Resistance gt lt ResistanceZero gt 1 871 lt ResistanceZero gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt 7 CU lt Name gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent_id 0 id 4 type CABLE gt lt Electrical gt lt RatedCurrent gt 120 lt RatedCurrent gt lt Re
119. ervalo de tempo e h o tempo de simula o O que de fato realmente acontece entre Te T H desconhecido Tempo real requer que o tempo de simula o seja menor do que o tempo simulado Esta restri o de forma alguma imp e o per odo amostrado H embora este seja de fundamental import ncia por dois motivos principais realismo e dificuldade aqui sin nimos de custo Realismo dado que H o tempo m nimo de resposta do simulador para uma solicita o do usu rio e representa o que se pode chamar de grau de inte ratividade do simulador Dificuldade porque a inequa o h lt H pode ser dif cil de res peitar com modelos digitais Para dar mais liberdade aos modelos e portanto indire tamente reduzir os custos de desenvolvimento o per odo H deve ser t o maior quanto poss vel O modo mais simples de escolha do per odo a priori considerar somente o ponto de vista dos usu rios Eles sozinhos podem dizer quais s o as suas necessidades com rela o ao tempo Este m todo adequado No caso de simula es em geral a resposta sim desde que se esteja no controle do tempo e do modelo entre Te T H Esta abordagem passa a ser inadequada quando se atinge o limite t cnico da capacidade de c lculo o tempo de c lculo h ent o torna se maior do que H Neste caso existem apenas duas solu es deixar a dimens o de tempo real ou buscar reduzir o par metro h Este per odo H a nica refer ncia de tem
120. es como tempo total de recomposi o e n mero de manobras incorretas foram melhorados Ademais est confirmada outra caracter stica importante da utiliza o de simuladores no que diz respeito ao teste de aplicativos EMS O processo de treinamento e certifica o de operadores adotado pelo ONS est de talhado em deL08 A regulamenta o brasileira relacionada ao tema bem como a metodologia e ndices utilizados pelo ONS est apresentada Em Fer08 est apresentado o OTS desenvolvido por FURNAS O simulador do tipo online totalmente integrado ao sistema SCADA EMS A modelagem el trica est ti ca isto baseada em um algoritmo de fluxo de pot ncia Por ser integrado ao siste ma de supervis o e controle o acesso remoto ferramenta foi facilitado Os autores citam um exemplo de simula o conjunta envolvendo dois centros de controle distan tes 60 quil metros um do outro Tamb m est apresentada a interface utilizada pelo instrutor para controle do treinamento No trabalho de deA12 est apresentado o modelo de treinamento e certifica o ado tado pela CTEEP Os operadores s o submetidos a avalia es m dicas comporta mentais e t cnicas Esta ltima dividida em duas partes te rica e pr tica utilizando simula o S o apresentados alguns resultados como o tempo m dio de recomposi o dos corredores do sistema el trico do estado de S o Paulo Em Jar12 est descrito o projeto de de
121. essoal de opera o Algumas dificuldades no entanto existiam tanto na implanta o quanto na utili 29 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico za o do simulador Nos casos em que o OTS foi desenvolvido separadamente e instalado em um EMS j existente o esfor o para adapta o das bases de dados do sistema SCADA para substituir o sistema real pelo simulador foram consider veis Foi verificada a necessidade de dados de sistemas externos para que as simula es de algumas fun es fossem realmente fidedignas como o caso do CAG Tamb m fo ram notadas algumas exig ncias para a execu o do treinamento de modo satisfat rio por exemplo a necessidade de conhecimento te rico e pr tico em alto n vel pelo instrutor Para cada hora de treinamento gastava se 8 horas de prepara o Ao final do artigo existe uma sess o de discuss es Segundo o que foi escrito apesar de muitas empresas terem um OTS instalado at a data de publica o havia uma verifica o alarmante de que na maioria dos casos os resultados n o eram satisfat rios ou ainda em alguns casos a ferramenta sequer estava sendo utilizada Em Iri92 foi descrito um aplicativo complementar ao OTS tamb m desenvolvido no mbito do projeto conduzido pelo EPRI O aplicativo foi denominado Heuristic Scenario Builder As seguintes afirma es foram utilizadas para justificar o esfor o despendido no desenvolvimento deste aplicativo O estad
122. ficado por sua estabilidade num rica e por ter apresentado uma exatid o razo vel ao ser utiliza do com passo de integra o de 100ms O esquema utilizado foi o alternado em detri mento do simult neo Segundo os autores a escolha foi baseada no fato de que a matriz Jacobiana para o m todo simult neo alterada a cada itera o o que em ltima inst ncia ocasionaria maior esfor o computacional Um segundo requisito deste projeto foi ter a capacidade de simular as a es dos rel s de prote o automaticamente Neste caso o objetivo n o foi incorporar o c lculo de faltas mas ter a capacidade de representar as suas consequ ncias por exemplo a abertura de disjuntores atrav s de l gicas do tipo F THEN Segundo os autores 994 rel s de prote o estavam considerados no simulador at o momento da publica o Apesar de ter a capacidade de simula o da estabilidade transit ria o simulador apre sentado neste artigo n o era capaz de responder a l gica de controle de reas exter nas Em outras palavras isto quer dizer que n o tinha a capacidade de simular um CAG centralizado O trabalho apresentado a seguir foi considerado o in cio da terceira gera o de simu ladores para treinamento de operadores Isto se justifica pelas diversas caracter sticas apresentadas tais como a utiliza o de computadores do tipo Workstation ainda que parcialmente e a comunica o atrav s de um protocolo padronizado e aberto T
123. frequ ncias dos gerado res n o uniforme Necessidades especiais para companhias com despacho descentralizado Novos desenvolvimentos para a pr xima gera o e problemas a serem resolvi dos A Tabela 1 a seguir uma s ntese da capacidade de simula o dos OTS desenvolvi dos at 1986 e da proposta de desenvolvimento feita pelo EPRI considerando os prin cipais equipamentos dispositivos e infraestrutura do sistema el trico Uma introdu o detalhada no que diz respeito simula o de sistemas el tricos em tempo real para treinamento de operadores est apresentada em Bar97 Alguns con ceitos de simula o em tempo real os desafios envolvidos no desenvolvimento deste tipo de ferramenta bem como suas restri es quanto capacidade de representa o 26 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico da realidade s o discutidos Em seguida os autores apresentam as caracter sticas do OTS desenvolvido pela companhia francesa EDF Electricit de France em 1988 Modelo At 1986 Proposta EPRI Barramentos 500 1200 Geradores Linhas de transmiss o CC Transformadores defasadores Disjuntores e chaves seccionadoras Dispositivos de compensa o shunt Unidades terminais remotas reas de CAG Su besta es Conex es SCADA remotas Tabela 1 OTS at 1986 And86 O sistema modelado pela EDF compreende 200 subesta es 350 linhas de transmis s o 100 conjuntos de un
124. gt gt T rmino Usu rio A o Instrutor arquivo de sequ ncias de eventos ativado Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e TF2B Verfica o de Igualdade Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e TF1B Verifica o de Igualdade instrutor Novo arquivo de sequ ncias de eventos ativado 02 11 2013 15 46 48 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e TF28 Verifica o de Igualdade 11 2012 15 46 48 Sistema Gonu ncia de averine disnarada Nome da semu ncia TAP das transfnmadores TEA e TEIR Verfinanin de laualdade Registro Wl de 33 Figura 48 Divis o da guia Sequ ncias em se es A Execu o A se o denominada Execu o composta basicamente por dois bot es Eles s o utilizados para selecionar entre modo online e modo de edi o a forma de visualiza o das sequ ncias A Tabela 16 a seguir descreve os bot es com maiores detalhes Monitorar sequ ncias ativas Ao clicar neste bot o as sequ ncias podem ser monitora das em tempo de execu o Quando esta fun o est ativa o bot o apresentado em scala de cinza al m disso as sequ ncias n o podem ser criadas ou editadas Fechar monitor de sequ ncias A fun o deste bot o exatamente oposta do bot o anterior Quando as se
125. i o fechada ou aberta Neste caso existe um algoritmo de processamento de dados anterior ao do fluxo de pot ncia respons vel por avaliar os estados dos equipamentos e apresentar como resultado a matriz representativa da topologia da rede Este algoritmo aqui denominado processador topol gico embora tamb m seja conhecido como configura dor de redes Ambos os algoritmos processador topol gico e fluxo de pot ncia s o discutidos na sequ ncia deste Cap tulo A representa o das cargas uma segunda particularidade quando tamb m compa rada quela utilizada em estudos off line Nestes as cargas modeladas s o normal mente do tipo pot ncia constante Todavia a pot ncia das cargas sabidamente fun o da tens o aplicada em seus terminais e em menor escala da frequ ncia A re presenta o das cargas no OTS apresentado contempla uma modelagem mais ade 67 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos quada realidade A exce o por enquanto diz respeito apenas ao par metro fre qu ncia em fun o da simula o din mica n o estar sendo realizada E embora tal representa o seja de interesse futuro por diversos outros motivos sua utiliza o na representa o das cargas n o vista como uma prioridade Diversos trabalhos dedi cados modelagem de cargas t m mostrado que a influ ncia da frequ ncia nor malmente secund ria quando comparada a da tens o E n o obstante a rela o
126. ia TAP dos transformadores TF2A 9 TF2B Verifica o de Igualdade 03 11 2013 09 18 03 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e TF1B Verifica o de Igualdade 03 11 2013 09 18 03 Sistema Inicializa o do OTS concluida 03 11 2013 09 18 03 Sistema Cen rio inicial carregado Coment rio do cen rio Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada 03 11 2013 09 17 54 Sistema Cen rio inicial carregado Coment rio do cen rio Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada Registro 14 4 1 de 5 Figura 47 For ando valores de vari veis em massa Finalmente existe a possibilidade de salvar um snapshot a partir do sistema SCADA utilizado em tempo real e importar estas informa es no ambiente de treinamento Este recurso pode ser utilizado por exemplo para reproduzir as condi es vistas a partir do centro de controle Isto feito configurando se o sistema SCADA real para que um snapshot seja salvo a cada intervalo de tempo normalmente na escala de segundos A utiliza o deste tipo de recurso pode no entanto esbarrar em sistemas propriet rios nos quais n o h liberdade de customiza o Nestes casos a menos que a equipe de desenvolvimento do propriet rio esteja disposta a se adequar aos recursos de treinamento esta funcionalidade n o utilizada 128 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor A 2 Sequ ncias A guia
127. idades geradoras e 150 pontos de consumo cargas concen tradas A taxa de atualiza o das telemedidas no sistema SCADA foi considerada igual a 10 segundos e portanto este foi o par metro utilizado na restri o de tempo da simula o As din micas lentas da rede est o representadas bem como uma re presenta o simplificada das din micas r pidas Segundo o que est escrito para representa o das consequ ncias de um curto circuito as unidades geradoras s o representadas por uma for a eletromotriz E vista atrav s de uma reat ncia transit X s Como resultado obt m se o m dulo e a dire o das correntes de curto circuito bem como a acelera o inicial do sistema el trico ap s a resolu o de 2 1 I y 9 2 1 Ve Onde V representa a tens o das unidades geradoras V a tens o das cargas Y a matriz de admitancia do sistema e I4 as correntes de inje o dos geradores 27 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Portanto a representa o simplificada das unidades geradoras conforme est apre sentado em 2 2 O curto circuito levado em considera o atrav s da modifica o da matriz Y 1 I a 5x7 E vo 2 2 Embora a maioria das publica es relevantes at aquele momento tivessem conside rado modelos din micos de longo prazo no desenvolvimento algumas haviam propos to simplifica es N o estava claro at ent o o impacto dessas simplifica es na pr
128. ifier gt lt Name gt CB07 lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent id 11082 id 11083 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 1 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt a lt PSR parent_id 184 id 13482 type REACT gt lt Graphic gt lt DisplayY gt 119 389671361502 lt DisplayY gt lt DisplayX gt 207 183098591549 lt DisplayX gt lt Rotation gt 90 lt Rotation gt lt Size gt 20 lt Size gt lt X gt 197 183098591549 lt X gt lt Y gt 109 389671361502 lt Y gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt BaseVoltage gt 0 lt BaseVoltage gt lt NominalReactivePower gt 0 lt NominalReactivePower gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt React1 lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent_id 13482 id 13483 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 1 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt b Figura 23 Exemplo dos parametros de elementos shunt 4 7 Equivalentes externos Alc83 A utiliza o de equivalentes externos no caso do OTS se faz necess ria devido falta de informa es referentes a todo sistema el trico interligado Em outras pal
129. im o resultado seria rapidamente apresentado ao operador em treinamento atrav s do sistema SCADA Em um segundo momento o fluxo de pot ncia efetivamente resol vido para toda a rede 24 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Outra considera o importante feita pelos autores diz respeito aos tipos de evento poss veis de serem simulados Publica es anteriores haviam classificado basicamen te dois tipos de evento quais sejam determin sticos e condicionais Eventos do tipo probabil sticos foram portanto adicionados O trabalho de Sai84 apresenta um simulador desenvolvido para representar a dina mica transit ria do sistema o que at ent o n o havia sido considerado em outros trabalhos Os autores utilizam t cnicas de processamento vetorial e paralelo al m de simplifica es no modelo do gerador Um sistema teste composto de 186 barras e 44 geradores utilizado para apresentar os resultados obtidos Em Hem85 apresentado o estado da arte em modelos para simula o din mica de alguns tipos de turbina O desempenho de tais modelos ent o avaliado em termos de resposta e de tempo de simula o Segundo os autores os resultados apresenta dos demonstraram que os modelos poderiam ser utilizados em OTS com algumas simplifica es O trabalho de Sus86 apresenta os resultados de outro esfor o de desenvolvimento feito pelos japoneses desta vez para a tamb m transmissora de energia el trica TEPCO
130. inal Estado de Terminal BS3 RS1 2D Measurements Etiqueta vrm Etiqueta W BS3 RS1 2D Measurements PosicaoChave Estado da Chave BS3 RS1 2D Teminal1 Estado Terminal Estado de Terminal W BS3 RS1 2D Teminal2 Estado Terminal Estado de Terminal W BS3 RS1 2E Measurements Etiqueta vm Etiqueta W BS3 RS1 2E Measurements PosicaoChave Estado da Chave g_BS3 RS1 2E Teminal Estado Terminal Estado de Terminal W B53 RS1 2E Teminal2 Estado Terminal Estado de Terminal W BS3 RS1 3D Measurements Etiqueta vm Etiqueta W BS3 RS1 3D Measurements PosicaoChave Estado da Chave Itens apresentados Wa BS3 RS1 3D Teminal1 Estado Terminal Estado de Teminal T rmino Usu rio Coment rio 02 11 2013 15 18 40 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e TF2B Verifica o de Igualdade Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF1A e TF1B Verifica o de Igualdade Sistema Inicializa o do OTS conclu da Sistema Cen rio inicial carregado Coment rio do cen rio Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e TF2B Verifica o de Igualdade reser Sists Seou ncia de eventos disnarada Nome da semu ncia TAP dos transf dorea 1 e TEIR Vesficac o de laualdade Registro 1 de 12 Figura 43 Divis o da interface u
131. isjuntor 1 1 Eventos 8 mej ml te i E i Unid Tempo relativo rs t My SE CMP PN1IED 1 A2 Measurements 50 51 4 trp TRIP Sobrecorente instant nea temporizada fase A 50 51 4 4 1 Hs SE CMP PN1 IED 1 A2 Measurements 50 51fA trp TRIP Sobrecorente instant nea temporizada fase A 50 51 A By SE CMP PN IED 1 2 Measurements TrgOsc atd Osciografia Tigger E SE CMP PNI IED 1 42 Measurements TrgOsc atd Oscilogrfia Trigger M SE CMP PN1 A2 Measurements 50BF tp TRIP Falha do Disurtor 5088 Atuado My 6 2 Measurements 50BF tp TRIP Falha do Disjuntor 6088 Normal Hs SE CMP PN1 C Measurements PosicaoDisjuntor Estado do Disjuntor Aberto In cio T rmino Usu rio A o 02 11 2013 15 54 42 nsintor Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia Prote o 50 CMP PN1 A2C 02 11 2013 15 53 51 Instrtor arquivo de sequ ncias de eventos ativado 02 11 2013 15 53 51 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores TF2A e TF2B Verifica o de Igualdade 02 11 2013 15 53 51 Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e Verfica o de Igualdade 02 11 2013 15 46 48 Instntor arquivo de sequ ncias de eventos ativado 11 2012 15 46 48 de eventas disnarada Name da sem ncia TAP dns transformadores TEZA e
132. istemas El tricos de Pot ncia Aplica o a Simula o R pida e An lise de Estabildade de Tens o UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro Tese de Doutorado Masiello R D Wollenberg B F Stott B 1975 Comments on Review of load flow calculation methods Proceedings of the IEEE 63 4 713 715 Moreale M d S 2007 T cnicas para treinamento de operadores de sistema el trico utilizando simulador com base na interface de tempo real UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Disserta o de Mestrado Miller G L Storey A B Vadari S V et al 1993 Experiences using the dispatcher training simulator as a training tool Power Systems IEEE Transactions on 8 3 1126 1132 Molnar A J 1982 Dispatcher Training Course Program Facilities and Support Requirements Power Apparatus and Systems IEEE Transactions on PAS 101 2959 2965 Monticelli A Deckmann S Garcia A et al 1979 Real Time External Equivalents for Static Security Analysis Power Apparatus and Systems IEEE Transactions on PAS 98 2 498 508 Oliveira J J R Lima L C da Silva Neto C A et al 2003 IT33 Sistema para treinamento e certifica o de operadores no ambiente SAGE Simp sio de Automa o de Sistemas El tricos SIMPASE Oliveira J J R Lima L C Pereira L A C et al 2005 Treinamento e certifica o de operadores no sistema SAGE empregando o simulador EPRI OTS Encontro Regional Ibero Americano do CIGR ERI
133. ivalente 7 formado por suas admi t ncias complexas Assim o circuito equivalente descrito pela admitancia Y com pondo o ramo s rie e pela suscept ncia B compondo os ramos ligados a terra Alc83 Sta79 A Figura 20 ilustra o circuito equivalente utilizado para representar linhas de transmiss o Barra i Barra j Figura 20 Modelo para linhas de transmiss o A Figura 21 abaixo mostra um trecho do arquivo do modelo a uma linha de transmis s o e seus par metros lt PSR parent id 1 id 10771 type LINESEGMENT gt lt Graphic gt lt DisplayX gt 450 lt DisplayX gt lt DisplayY gt 240 lt DisplayY gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt Reactance gt 0 1 lt Reactance gt lt Susceptance gt 0 lt Susceptance gt lt Resistance gt 0 lt Resistance gt lt RatedCurrent gt 0 lt RatedCurrent gt lt BaseVoltage gt 13 8 lt BaseVoltage gt lt Terminal1 gt 10773 lt Terminali gt lt Terminal2 gt 10775 lt Terminal2 gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Line_CQR_CQA lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt Figura 21 Exemplo dos par metros de linhas de transmiss o 4 5 Cabos O modelo utilizado para representar os cabos do ponto de vista de simula o id n tico aquele utilizado para linhas de transmiss o Por m na estrutura do programa os 84 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos cabos pertencem a uma classe dif
134. l 1983 Considerations in Developing and Utilizing Operator Training Simulators Power Apparatus and Systems IEEE Transactions on PAS 102 11 3672 3679 Dy Liacco T E 1994 Modern control centers and computer networking Computer Applications in Power IEEE 7 4 17 22 Ferrara C A Junior H J K Pereira J S D et al 2008 Experi ncia de FURNAS no desenvolvimento e utiliza o de um simulador de treinamento para os centro de opera o Encontro para Debates de Assuntos de Opera o EDAO Gissinger S Chaumes P Antoine J P et al 2000 Advanced dispatcher training simulator Computer Applications in Power IEEE 13 2 25 30 Handschin E Petroianu A 1991 Energy Management Systems Operation and Control of Electric Energy Transmission Systems Electric Energy Systems and Engineering Series 1 Ed Springer Verlag ISBN 3 540 52009 0 S 83 106 Haq E Rothleder M Moukaddem B et al 2009 Use of a grid operator training simulator in testing new real time market of California ISO Power amp Energy Society General Meeting 2009 PES 09 IEEE 1 8 135 Refer ncias Bibliogr ficas Hem85 Hemmaplardh K Cate E G Hammond R A et al 1985 Applications of Hen07 Iri92 44 12 Jor05 Kai90 Kam96 Kol89 Kur97 Kyu94 Lag08 Lat76 Dynamic Models in Dispatcher Training Simulator and in Other System Dynamic Performance Studies Power Apparatus and S
135. lasses seguintes a b Classe 1 Fun es SCADA Treinamento nesta classe inclui fun es de manobra e supervis o tais como as listadas a seguir Opera es normais de manobra Controle de pot ncia reativa e tens o Monitoramento de valores limites Falha de equipamentos de transmiss o de dados Abertura por trip de disjuntores de transformadores ou linhas de transmiss o Abertura por trip de disjuntores de geradores Classe 2 Fun es de regime permanente As fun es de treinamento desta classe est o relacionadas ao carregamento instant neo do sistema e controle de subesta o e compreendem entre outras as seguintes fun es Monitoramento da topologia do sistema Estima o de estados Fluxo de pot ncia timo Gerenciamento de carga An lise de conting ncia Simula o de faltas equilibradas e ou desequilibradas Descarte de cargas Controle de pot ncia reativa e tens o Rea es em situa es de falta por exemplo manobras corretivas Classe 3 Fun es din micas Esta classe de fun es de treinamento requer uma modelagem mais sofisticada do sistema el trico Uma capacidade de proces samento elevada normalmente necess ria dado os modelos dos equipamentos 55 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores envolvidos neste caso Fun es como as listadas a seguir s o incorporadas nesta classe Ilhamento do sistema Avalia o da
136. le em tempo real possam ser reproduzidas no OTS de modo muito semelhante 5 4 Sequ ncias Uma sequ ncia de eventos basicamente um conjunto de altera es sequenciais em vari veis pr definidas cujos valores n o s o calculados pelo algoritmo de fluxo de pot ncia O objetivo levar o sistema el trico de um estado inicial para um estado final Entre diversas outras possibilidades permite ao instrutor simular a ocorr ncia de uma falta e seu impacto no sistema el trico atua o da prote o alarmes abertura de circuitos entre outros eventos decorrentes da perturba o considerada As sequ ncias de eventos podem ser disparadas de duas maneiras Pelo pr prio instrutor atrav s de um bot o Automaticamente sempre que a condi o l gica de uma express o booleana for verdadeira Express es booleanas podem ser constru das a partir de pontos discretos e ou anal gicos associados atrav s de operadores booleanos OU E N O e operadores de compara o gt lt gt lt Basicamente utilizando os recursos dispon veis nessa guia instrutor pode construir l gicas de Intertravamento automa o e controle Atua o de dispositivos equipamentos e alarmes Altera o de vari veis discretas e ou anal gicas A Figura 36 a seguir um exemplo desta interface onde uma sequ ncia de eventos est sendo constru da ou editada e portanto est indispon vel Isso significa que mes
137. ling O modelo do sistema el trico deve representar com um n vel de fidelidade capaz de atender as necessidades do treinan do o comportamento do sistema el trico visto pelo operador atrav s das telas do cen tro de controle em tempo real Centro de controle CCM Control Center Modeling O sistema SCADA EMS deve ser replicado no ambiente de simula o incluindo computadores monitores video walls e sistemas de telefonia Em outras palavras este subsistema deve ser id ntico ao instalado no centro de controle em tempo real Em teoria nenhuma adapta o de ve ser feita em software ou hardware Gerenciamento da simula o IP Instructor Position a partir deste subsistema que um cen rio carregado editado ou salvo ou ainda uma lista de eventos disparada 91 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores Tamb m neste subsistema que os arquivos contendo cen rios e listas de eventos utilizados em treinamentos passados bem como o registro de atividades s o armaze nados O simulador pode ser utilizado por diferentes grupos de usu rios e com prop sitos distintos Isto depende dos modelos e par metros considerados no subsistema PSM A Tabela 4 apresenta um resumo de poss veis usu rios e seus prop sitos na utiliza o do OTS considerando que o subsistema PSM cont m modelos devidamente apropriados para representar os fen menos envolvidos Grupo de usu rios Prop sito
138. m dos bot es e recursos dispon veis nessa guia Destaca se no entanto que existe a possibilidade de exportar uma se qu ncia de eventos que esteja registrada no banco de dados do sistema SCADA em tempo real e em seguida import la no OTS inclusive com estampa de tempo Essa funcionalidade permite simular de modo id ntico uma perturba o real acontecida no passado 5 5 Curvas de carga At o desenvolvimento desta parte do subsistema de gerenciamento a simula o da varia o da demanda das cargas era feita atrav s da constru o de sequ ncias de eventos A express o de disparo utilizada normalmente era a posi o do disjuntor e ou chave seccionadora imediatamente montante das cargas Se este equipamento esti vesse fechado a lista de eventos era disparada Na lista de eventos eram colocados os pontos anal gicos referentes pot ncia ativa e reativa das cargas e seus valores eram alterados percentualmente por exemplo 4 ou 7 Isto obviamente impunha restri es severas na representa o do comportamento das cargas al m de ser uma forma muito trabalhosa de representar a din mica das car gas Considerando sistemas de grande porte este tipo de representa o n o se mos trava vi vel Neste mesmo per odo o projeto de pesquisa e desenvolvimento Metodologia para estima o robusta de estados com tratamento fuzzy de incertezas de sistemas trif si cos desequilibrados em ambientes com redes de distrib
139. ma independente Neste caso o c lculo do carrega mento do alimentador feito atrav s de 4 10 e 4 11 Afi P ky My k2M2V k3M3V 7 1 k7M 4 10 2 Afi Q Qo k4M4 ksMsW 1 kgMg 50 4 11 Quando n o h interven o do gerenciamento de carga os fatores s o todos iguais a 1 Se algumas cargas s o desligadas pelo gerenciamento alguns fatores dependendo do tipo de carga desligada ser o alterados 4 2 5 Modelo OSR Este modelo inclui a regula o de tens o no Modelo 0S O tap N dos reguladores de tens o e a imped ncia S dos elementos shunt atuam lentamente para manter a tens o do alimentador dentro de limites A cada ciclo de simula o A as tens es controladas s o comparadas com os limites estabelecidos Se um limite violado por um per odo superior ao tempo de atua o do regulador de tens o o tap alterado de acordo com a l gica apresentada a seguir 75 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Se V lt Vmin N t lt Nmax ent o N t N t AN Se VW gt Vmax e N t gt Nmin ent o N t N t AN Da mesma forma se o limite violado por um per odo superior ao tempo de chavea mento do elemento shunt a admit ncia shunt atualizada de acordo com a seguinte l gica Se Va lt Vmin S t lt Smax ent o S t S t AS Se Vn gt Vmax S t gt Smin ent o S t S t A
140. mb m est o mostradas as propostas de desenvolvimento futuro com base em tecnologias emergentes como por exemplo a computa o nas nuvens A partir de ent o um si mulador atualmente em escala comercial discutido em detalhes Este simulador resultado do envolvimento de tr s empresas brasileiras desenvolvedoras de software para sistemas el tricos Devido s caracter sticas do motor de simula o utilizado a saber baseadas na solu o c clica de um algoritmo de fluxo de pot ncia o software se prop e por enquanto a atender a demanda de treinamento de operadores de cen tros de controle da distribui o e de grandes consumidores de energia por exemplo empresas do setor de alum nio Apesar da crescente tend ncia de automatiza o dos procedimentos da opera o de redes nas diversas condi es operativas h de se destacar que a tomada de decis o permanece sobre responsabilidade do operador Portanto a opera o em tempo real de redes inteligentes certamente demandar a interven o de operadores devidamente certificados e capacitados Abstract The present study is an historical survey of the development of operator training simu lators The features and functionalities already considered or currently in use in this kind of solution are identified and described Also shown are the proposals for future development based on emerging technologies e g cloud computing Since then a simulator currently on a commer
141. mo que a simula o seja iniciada as modifica es realizadas nesta sequ ncia n o ser o consideradas at que sejam salvas e validadas A simula o sempre utiliza a ltima sequ ncia v lida 106 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento Curvas de carga Configura es Sequ ncias Execu o IE Arquivo 5 5 5 EAUsers Marcos Netto Desktop OTS OTS SOE xml Sequ ncias io Disparo Espera 0 s autom tico f Ativar sequ ncias atuais Prote o 50 20 gt M Habilitar Desfazer Express o SE CMP PN1 A2 Terminal2 lA gt 800 AND SE CMP PN1 A1 Measurements PosicaoDisjuntor 0 AND de disparo SE CMP PN1 C Measurements PosicaoDisjuntor 1 Eventos Repetir sequ ncia eleje ale co x a S Caminho W SE CMP PN7 IED 1 A2 Measurements 50 51fA trp Hs SE CMP PN7 IED 1 A2 Measurements 50 51fA trp W SE CMP PN7 IED 1 A2 Measurements TrgOsc atd W SE CMP PN IED 1 A2 Measurements TrgOsc atd Mg SE CMP PN1 A2 Measurements 50BF trp Descri o TRIP Sobrecorrente instant nea temporizada fase A 50 51 A TRIP Sobrecorrente instant nea temporizada fase A 50 51 A Oscilografia Trigger Oscilografia Trigger TRIP Falha do Disjuntor 50BF TRIP Falha do Disjuntor 50BF Atuado Normal Unid Tempo relativo rs 4
142. mputadores digitais surgiram em meados da d cada de 60 as unidades terminais remotas foram desenvolvidas para coletar em tempo real medi es de ten s o pot ncia ativa e reativa e o status dos disjuntores das subesta es de transmis s o Atrav s de um canal dedicado essas informa es eram levadas at um compu tador central com capacidade de efetuar os c lculos necess rios para o controle au tom tico da gera o combina o do controle carga frequ ncia e despacho econ mi co partir do centro de controle tornou se poss vel enviar comandos remotos para aumentar e diminuir os n veis de gera o e para abrir ou fechar disjuntores Este chamado sistema SCADA Supervisory Control And Data Acquisition WuF05 Historicamente o blecaute ocorrido no nordeste dos Estados Unidos em novembro de 1965 impulsionou desenvolvimento dos grandes centros de controle A comissao de 13 Cap tulo 1 Introdu o investiga o do incidente recomendou entre outras provid ncias a intensifica o do uso efetivo de computadores digitais no planejamento e na opera o dos sistemas el tricos de pot ncia USF67 A partir de ent o a exig ncia por sistemas e dispositi vos de aquisi o de dados comunica es e processamento nos centros de controle foi estressada ao limite do que as tecnologias de comunica es e computa o podiam oferecer Na d cada de 70 com a introdu o do conceito de segura
143. n a operativa abrangendo os sistemas de gera o e transmiss o a capacidade dos centros de controle foi am pliada A seguran a operativa em sistemas el tricos definida como a habilidade do sistema em suportar dist rbios ou conting ncias como a perda de um gerador ou linha de transmiss o O sistema de supervis o da seguran a operativa de sistemas el tri cos respons vel por monitorar analisar e coordenar em tempo real os sistemas de gera o e transmiss o Ele come a com a verifica o do status dos equipamentos de manobra disjuntores e chaves e a partir da a determina o da topologia da rede atrav s do processador topol gico Em seguida as medi es coletadas pelo siste ma SCADA s o processadas em tempo real atrav s do estimador de estados para identificar e corrigir erros introduzidos por equipamentos e sistemas de comunica o A resposta do estimador de estados ent o utilizada na an lise de conting ncias para responder quest es do tipo o que aconteceria se Esta an lise utiliza um mo delo est tico da rede ou seja est baseada no c lculo de fluxo de pot ncia Adicio nalmente foram desenvolvidos algoritmos de solu o eficiente para problemas de programa o n o linear de grande dimens o conhecidos como fluxo de pot ncia timo considerando por exemplo restri es de despacho econ mico controle pre ventivo e ou seguran a operativa A composi o do sistema SCADA ins
144. nalmente no final deste cap tulo um exemplo pr tico da utiliza o do OTS mos trado e discutido 5 2 O subsistema de gerenciamento do treinamento O subsistema de gerenciamento de treinamento foi desenvolvido para um aproveita mento timo da estrutura de software dispon vel no Elipse Power EMS Considera se que para o OTS este subsistema t o importante quanto o de simula o el trica composto basicamente pelos modelos processador topol gico e fluxo de pot ncia Para possibilitar uma compreens o adequada deste subsistema bem como de suas funcionalidades e potencialidades a estrutura do EMS no qual ele est embarcado apresentada de forma macro na Figura 32 Propriedades Propriedades Elipse E3 SCADA Elipse Power EMS Figura 32 Estrutura na qual o OTS est baseado 5 2 1 Arquitetura cliente servidor O sistema SCADA utilizado segue o modelo cliente servidor o que em computa o quer dizer uma estrutura de aplica o distribu da Assim a carga de trabalho entre os fornecedores de recursos ou servi os servidores e os requerentes de servi os clien tes distribu da Os servidores e clientes normalmente comunicam se atrav s de uma rede de computadores podendo residir em um mesmo computador ou em com 101 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento putadores distintos No exemplo da Figura 32 essa estrutura est representada da seguinte maneira Servidor em v
145. ne o desvio em rela o ao comportamento est tico devi do a varia es na posi o do tap atrav s de inje es de corrente adequada mente calculadas A varia o da posi o do tap ent o algebricamente inclui da na simula o atrav s da representa o de seu efeito por inje es de cor rente nas barras terminais do transformador O efeito dos transformadores LTC mais destacado em simula es de longa dura o devido ao elevado tempo de retardo para atua o tipicamente entre 20 e 60 segun dos A varia o da posi o dos taps realizada de maneira discreta sendo alterado apenas um tap para cada comando do temporizador Equa es para as Inje es de Corrente da Parcela Din mica O efeito da varia o das admit ncias no modelo pode ser inclu do na simula o atrav s de inje es de correntes de compensa o I nas barras terminais do transfor mador LTC As inje es de corrente s o calculadas utilizando uma matriz admit ncia AY que representa as corre es nas admit ncias do transformador LTC ocasionada pela varia o na posi o do tap A equa o 4 19 define a express o para o c lculo das correntes de compensa o lic AY V 4 19 A matriz admit ncia de corre es AY definida utilizando se a matriz admit ncia Y da equa o 4 20 Esta matriz formada por um nico transformador conectado entre os n s gen ricos i e j 0 0 e 0 0 1 1 REA 0 Zj
146. nha de evento N e Sequ ncia 2 Atua o do rel de dist ncia em zona 1 fase A Linha de evento 1 Linha de evento 2 Linha de evento N Figura 50 Exemplo de organiza o das sequ ncias por subesta o Novo arquivo Ao clicar neste bot o uma janela se abre para que o usu rio sele cione o local onde o arquivo XML contendo as sequ ncias por exemplo Sub 1 XML ser armazenado e o nome com o qual o mesmo ser salvo Abrir arquivo XML Salvar arquivo Ao clicar neste bot o uma janela se abre para que o usu rio selecione o local onde o arquivo XML ser salvo e o nome com o qual o mesmo _ ser salvo Salvar arquivo como Ativar sequ ncias ap s arquivo edi o do arquivo XML Ap s criar um novo ar quivo de sequ ncias ou editar um arquivo existente necess rio clicar neste Ativar sequ ncias atuais z 2 E N _ bot o para que as sequ ncias sejam ativadas no servidor do OTS e portanto _ passem a ser consideradas na simula o Tabela 17 Funcionalidades dispon veis para gerenciamento dos arquivos XML Tendo apresentado como as sequ ncias s o estruturadas e arquivadas a Tabela 17 descreve a funcionalidade de cada um dos bot es utilizados para gerenciar os arqui vos XML Alguns bot es t m fun o semelhante quelas utilizadas para gerenciamen to de arquivos no ambiente Windows o que facilita seu entendimento A Tabela 18 131 Ap ndice A Detalhamento dos re
147. nit kWh gt lt CLASS id INDUSTRIAL gt lt CATEGORY n 501 max 1000 unit kWh gt lt CLASS id OUTROS gt lt CATEGORY 1001 max 5000 unit kWh gt lt CLASS id RESIDENCIAL gt lt CATEGORY id 4 min 5001 max 10000 unit kWh gt lt CLASS id RURAL gt lt CATEGORY id 5 min 10001 max 99999 unit kWh gt lt SUBGROUP gt lt CLASS gt lt SUBGROUP id A2 gt lt CLASS id OUTROS gt lt CLASS id COMERCIAL gt lt CATEGORY id 1 min 0 max 500 unit kWh gt lt CLASS id INDUSTRIAL gt lt CATEGORY id 2 min 501 max 1000 unit kWh gt lt CLASS id OUTROS gt lt CATEGORY id 3 min 1001 max 5000 unit kWh gt lt CLASS id RESIDENCIAL gt lt CATEGORY id 4 min 5001 max 10000 unit kWh gt lt CLASS id RURAL gt lt CATEGORY id 5 min 10001 max 99999 unit kWh gt lt SUBGROUP gt lt CLASS gt lt SUBGROUP id A3 gt lt CLASS id RESIDENCIAL gt lt CLASS id COMERCIAL gt lt CATEGORY id 1 min 0 max 80 unit kWh gt lt CLASS id INDUSTRIAL gt lt CATEGORY id 2 min 81 max 160 unit kWh gt lt CLASS id OUTROS gt lt CATEGORY id 3 min 161 max 500 unit kWh gt lt CLASS id RESIDENCIAL gt lt CATEGORY min 501 max 1000 unit kWh gt lt CLASS id RURAL gt lt CATEGORY min 1001 max 9999 unit kWh gt lt SUBGROUP gt lt SUBGROUP id A3a gt lt CLASS gt lt CLASS id RURAL gt lt CLASS id COMERCIAL
148. ntendimento do tema OTS de modo geral Este cap tulo por sua vez o cerne desse trabalho O subsiste ma aqui discutido respons vel por montar o quebra cabe a Ele faz uso dos recur sos dispon veis no sistema SCADA e da capacidade de modelagem e simula o est tica embarcada no EMS para criar um ambiente de gest o do treinamento a partir das interfaces desenvolvidas neste subsistema que o instrutor prepara e controla o treinamento Os recursos existentes no sistema SCADA EMS e utilizados pelo OTS s o brevemen te descritos para possibilitar uma melhor compreens o da estrutura de software utili zada Em seguida a interface de gerenciamento mostrada e descrita de maneira geral As duas primeiras guias da interface Cen rio e Sequ ncias s o apresentadas rapidamente pois j estavam desenvolvidas quando este trabalho foi iniciado Posteri ormente no Ap ndice A essas duas guias s o descritas detalhadamente considerando cada um dos bot es e demais recursos dispon veis A terceira guia denominada Curvas de carga representa o que de fato foi desenvolvi do neste trabalho Por este motivo o algoritmo e a interface ser o discutidos em deta lhes Finalmente a guia Configura es tamb m ser apresentada Embora sua inter 100 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento face seja bastante simples os c digos existentes em seus dois bot es s o extensos e desempenham papel fundamental Fi
149. ntrada do sistema SCADA comandos de abertura fechamento de disjuntores e chaves seccionadoras sobe desce tap etc introduzidas pelo operador em treinamento das vari veis de entrada e eventos do modelador el trico e das vari veis do CAG A possibilidade de rever uma sess o de treinamento pode contribuir para consolidar o aprendizado Comunica o com o sistema SCADA atrav s do protocolo TCP IP Este foi o primeiro trabalho a relatar a utiliza o de um protocolo de comunica o pa dronizado e aberto em simuladores para treinamento de operadores Esta ca racter stica fundamental principalmente para que o software tenha um tempo de vida prolongado Embora neste trabalho diversas funcionalidades tenham sido desenvolvidas ou aper fei oadas o m todo desacoplado r pido continuava sendo utilizado para resolver o algoritmo de fluxo de pot ncia Em Ove95 est descrito o PowerWorld Simulator idealizado para ensinar os funda mentos da opera o de sistemas el tricos de pot ncia O software foi desenvolvido em ambiente Windows utilizando linguagem de programa o PASCAL e os conceitos de modelagem orientada a objeto Assumiu se uma modelagem est tica da rede e o algoritmo de fluxo de pot ncia foi resolvido com o m todo de Newton Raphson De forma complementar a simula o de um algoritmo de despacho econ mico bastante simplificada foi considerada Dado seu prop sito acad mico o software foi desenvol vido p
150. o A partir de ent o nos cap tulos que seguem a descri o ser particularizada solu o de interesse Os detalhes relacionados modelagem algoritmos e interfaces se r o discutidos Limita es ou vantagens da solu o desenvolvida em rela o ao esta do da arte ser o comentadas 65 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos 4 1 Considera es iniciais Os modelos utilizados para representar o comportamento de cada um dos equipamen tos instalados no sistema el trico podem ser classificados de forma macro em est ti cos e din micos Os modelos est ticos s o definidos por equa es alg bricas Este tipo de modelagem normalmente adotado quando o comportamento din mico do equipamento descrito muito r pido se comparado s constantes de tempo envolvidas no fen meno de inte resse Para o OTS por exemplo este caso de linhas de transmiss o transformado res rel s e disjuntores Os modelos destes equipamentos podem ter alguns par me tros alterados de forma discreta por exemplo posi o do disjuntor ou tap de transfor mador Os modelos din micos por sua vez consideram a utiliza o de equa es diferenciais Caldeiras turbinas reatores nucleares e geradores s o alguns exemplos de equipa mentos normalmente modelados por equa es diferenciais Os modelos din micos podem ser resolvidos atrav s de algum m todo de integra
151. o uma informa o armazenada no elemento lt ConnectionType gt que pode conter valores zero delta um estrela aterrada ou dois estrela Em particular para os transformadores de dois enrolamentos o elemento lt TapTermi nal gt informa se o equipamento possui tap e em qual enrolamento est localizado Os valores zero n o existe tap um tap no enrolamento prim rio ou dois tap no enro lamento secund rio s o aceitos lt PSR parent id 5352 id 13478 type TRANSF3W gt lt Graphic gt lt DisplayY gt 276 854460093897 lt DisplayY gt lt DisplayX gt 396 384976525822 lt DisplayX gt lt Rotation gt 0 lt Rotation gt lt Size gt 20 lt Size gt lt X gt 386 384976525822 lt X gt lt Y gt 286 854460093897 lt Y gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt ReactanceSecTer gt 0 1 lt ReactanceSecTer gt lt ReactancePriTer gt 0 1 lt ReactancePriTer gt lt ReactancePriSec gt 0 1 lt ReactancePriSec gt lt ResistanceSecTer gt 0 lt ResistanceSecTer gt lt ResistancePriTer gt 0 lt ResistancePriTer gt lt ResistancePriSec gt 0 lt ResistancePriSec gt lt ConnectionType3 gt 0 lt ConnectionType3 gt lt ConnectionType2 gt 0 lt ConnectionType2 gt lt ConnectionType1 gt 0 lt ConnectionTypel gt lt BaseVoltage3 gt 13 8 lt BaseVoltage3 gt lt BaseVoltage2 gt 23 lt BaseVoltage2 gt lt BaseVoltage1 gt 69 lt BaseVoltagel gt lt NominalApparent Power3 gt 100 lt NominalApparentPower3 gt lt NominalApparent P
152. o tais como pol ticos reguladores gerentes operadores engenheiros e t cnicos Ainda neste trabalho apresentado um modelo de decis o de operadores especialis tas conforme est apresentado na Figura 7 a seguir Este modelo na verdade uma evolu o do que havia sido apresentado em Pod08 40 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Gera Avaliados por Mundo real Utilizando Mem ria de longo prazo Mem ria de curto prazo Que ativa Que leva ao reconhecimento de Figura 7 Modelo de decis o Pod10 Em 2008 o CIGR decidiu somar esfor os para integrar atualizar e fazer uma revis o cr tica das contribui es no campo de treinamento de operadores Formou se portan to o grupo de trabalho WG C2 33 Control Centre Operator Requirements Selection Training and Certification Representantes de empresas do setor el trico de diversos pa ses inclusive do Brasil contribu ram na elabora o de um documento de refer ncia nesta rea Cuk13 O documento extenso e contempla n o apenas as caracter sticas do simulador mas tamb m todos os demais requisitos necess rios para efetivamente alcan ar o principal objetivo isto a capacita o adequada de operadores A Tabela 2 a seguir foi retirada deste documento Os autores classificaram as neces sidades de conhecimento dos operadores em fun o do n vel hier rquico do centro de controle em que atuam N vel
153. o de rel o modelo imediatamente aciona a funcionalidade de reconfigura o da rede mantendo assim sempre atualizada a sua descri o l gica O algoritmo adotado para a fun o de configura o da rede uma varia o da t cnica de Passeio pelos Arcos do Grafo do Sistema El trico Cab88 adaptada para ex plorar eficientemente as potencialidades da POO A escolha deste algoritmo deve se principalmente s suas caracter sticas de varredura nica nos arcos do sistema velo cidade de execu o e simplicidade de programa o computacional A configura o da rede el trica executada em duas etapas configura o das subesta es e configura o da rede el trica global Na primeira etapa realiza se a configura o das subesta es onde os estados dos dispositivos l gicos s o processados gerando barras e ilhas el tricas locais a cada subesta o Na etapa seguinte realiza se a etapa de configu ra o da rede el trica global onde se percorre as linhas de transmiss o das reas do sistema el trico reunindo as ilhas el tricas locais que est o conexas e gerando uma ou mais ilhas el tricas globais Desta forma o processo de reconfigura o atualiza o da configura o da rede pode ser otimizado uma vez que a primeira etapa rea lizada apenas nas subesta es onde ocorreram chaveamentos nos dispositivos l gi cos Al m disto o mesmo algoritmo de configura o pode ser utilizado sem altera es 93
154. o inicial o estado final e a sequ ncia de eventos que leva o sistema el trico do estado inicial para o estado final devem ser cuidadosamente pro gramados Deve se considerar entre outros o objetivo do treinamento e o vel do operador que ser treinado iniciante intermedi rio e ou experiente por exemplo Este processo foi denominado prepara o do cen rio A atividade de prepara o do cen rio complexa Portanto deve ser conduzi da por pessoal altamente qualificado e com profundo conhecimento do sistema el trico a ser simulado Normalmente pessoal com este n vel de qualifica o n o disp e do tempo necess rio para conduzir essas atividades O universo de solu es poss veis para que o sistema seja levado de um estado inicial para um estado final tanto maior quanto for o sistema a ser simulado O aplicativo desenvolvido se utiliza de sistemas especialistas e buscas heuris ticas para tentar abranger a maior parte deste espa o Ainda que se disponha de pessoal qualificado e dedicado atividade de prepara o do cen rio pra ticamente imposs vel que a mesma amplitude seja alcan ada por um ser hu mano em tempo h bil 30 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Segundo os autores o aplicativo desenvolvido foi testado com sucesso na Philadel phia Electric Company Este sistema j havia sido citado em publica es anteriores sem no entanto ter sido apresentado em detalhes Mais ta
155. o sistema SCADA Para as vari veis obtidas a partir do resultado do algoritmo de fluxo de pot n cia por m as altera es s o feitas indiretamente Por exemplo poss vel modificar a magnitude da tens o em uma barra do sistema atrav s da conex o de um banco de capacitores ou reatores pela altera o na posi o do tap de transformadores ou ain da atrav s da varia o da tens o na gera o E exatamente como deve ser pois tamb m nos centros de controle em tempo real vari veis como magnitude de tens o de barra n o s o alteradas diretamente a menos que seja uma barra controlada A Figura 34 um exemplo da guia Cen rio A chave fus vel 2E pertencente ao ali mentador ACP cuja origem a subesta o CMP est selecionada Portanto os pon tos existentes na base de dados referentes a este equipamento s o apresentados Observe se que existem apenas quatro pontos etiqueta posi o da chave e estado de seus terminais e que todos eles s o pontos discretos Na Figura 35 por sua vez est selecionada a carga de distribui o 95 tamb m per tencente ao alimentador ACP Nesse caso todavia nota se a exist ncia de um ponto discreto e quatro pontos anal gicos relacionados na base de dados 104 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento Sequ ncias Curvas de carga Configura es E Modelo El tri pese ico Bia Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada
156. o superar o limi te do equipamento fechar o disjuntor B2 Caso contr rio pular para o pr ximo passo 7 Verificar se poss vel assumir a carga do alimentador POC atrav s do trans formador TF 1A Para isso somar a ltima medi o v lida de pot ncia em POC do transformador TF 1A Se a somat ria n o superar o limite do equi pamento fechar o disjuntor B3 Caso contr rio pular para o pr ximo passo 8 Verificar se poss vel assumir a carga do alimentador OI3 atrav s do trans formador TF 1A Para isso somar a ltima medi o v lida de pot ncia em OI3 a do transformador TF 1A Se a somat ria n o superar o limite do equipamen to fechar o disjuntor B4 Observe que no exemplo da Figura 42 apenas a carga do alimentador JER poderia ser assumida pelo transformador TF 1A sem superar seu limite De qualquer forma nota se que o operador precisa avaliar a situa o antes de reagir Em alguns casos o tempo gasto para a tomada de decis o pode superar tr s minutos afetando os ndices de continuidade da companhia A ideia do sequenciador de manobras substituir o operador ou seja avaliar logicamente a situa o e manobrar o sistema automatica mente no tempo m nimo Neste caso o OTS se mostrou uma ferramenta til em duas situa es Primeiro o aplicativo desenvolvido foi testado no simulador antes de ser instalado no sistema SCADA do centro de controle Isso permitiu fazer o debug do software testar suas fun
157. oles para ge renciamento de carga A tens o em cada alimentador varia lentamente devido aos reguladores de tens o e bancos de capacitores shunt instalados Pode ser desej vel representar os efeitos destes controles de tens o ainda que estes equipamentos n o estejam explicitamente representados Adicionalmente os alimentadores que constitu 73 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos em a carga podem exibir caracter sticas diferentes medida que as sensibilidades de tens o e frequ ncia e o gerenciamento de carga s o considerados As sensibilidades de tens o de frequ ncia e os controles para gerenciamento de car ga e regula o de tens o podem ou n o serem levados em considera o na mode lagem das cargas A fim de proporcionar maior flexibilidade para representa o de cargas em diversos n veis de detalhes seis diferentes modelos de carga de comple xidades distintas est o propostos para a utiliza o no OTS Pra891 embora para metro frequ ncia ainda n o esteja sendo considerado de acordo com o que j foi ex plicado 4 2 1 Modelo O zero Este o modelo b sico de pot ncia constante apresentado em 4 2 e 4 3 onde as cargas dos alimentadores s o calculadas sem levar em considera o as sensibilida des de tens o e frequ ncia gerenciamento de carga ou regula o de tens o 4 2 2 Modelo 05 Este modelo inclui as sensibilidades de tens o e frequ ncia no Modelo 0 Ele pode
158. or exemplo 50 Varia o absoluta por exemplo 1u ou 5u onde u sempre representa a uni dade da grandeza em quest o Varia o percentual Alguns exemplos s o 10 5 ou 20 Observe se que a massa de dados selecionada para ser alterada composta por to das as vari veis que estiverem sendo visualizadas na sess o C Portanto antes de for ar valores em massa necess rio filtrar o conjunto de vari veis de interesse No 127 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor exemplo da Figura 47 a op o Outras medidas aparece desabilitada uma vez que n o existem vari veis anal gicas para o conjunto selecionado Curvas de carga Configura es a i elal hl 8 Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada dl e x Ea CMP 3 8 ACP H CPA Caminho JE _Descriga ValorCorrente Valorinstutor Hs Measurements Etiqueta vm Ms Measurements PosicaoChave Estado da Chave Fechada Mg Teminall Estado Teminal Estado de Teminal W Teminal2 Estado Temin E For ar Valores For ar Valores Branch1 Medidas com estados definidos sao vatrcesendo _ Branch10 S Branch11 Ceme 4 Branch13 _ Branch14 Branch15 For ar Cancelar 5 Branch16 m Itens apresentados In cio T rmino Usu rio A o Coment rio Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ nc
159. or proposto em Pod82 22 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Considerando o modelo el trico do sistema foram disponibilizados dois m todos para solu o das equa es de fluxo de pot ncia Desacoplado e Newton Raphson Quanto a representa o da din mica das unidades geradoras as equa es alg brico diferenciais n o lineares foram solucionadas via m todo trapezoidal impl cito Segundo os autores independentemente do tamanho do sistema as equa es din micas das unidades geradoras foram resolvidas no m nimo a cada segundo garantindo que as varia es de frequ ncia do sistema fossem precisamente modeladas O programa de treinamento de operadores desenvolvido pela General Electric Com pany est descrito em Mol82 Para cada um dos quatro m dulos s o apresentados os objetivos os conceitos envolvidos os modelos el tricos utilizados e os recursos complementares dispon veis no centro de treinamento No trabalho de Sat82 est apresentado o OTS desenvolvido pela companhia japo nesa Chubu Electric Power Company De acordo com os autores a simula o est baseada na representa o est tica da rede isto no c lculo de fluxo de pot ncia Embora a representa o din mica n o tenha sido considerada o c lculo da frequ n cia realizado atrav s da solu o de equa es alg bricas linearizadas baseadas na premissa de que uma rea suprida por apenas um gerador Em Shi83 s o apre
160. ora embora se verifique que na pr tica grande parte das empresas tem trabalhado com curvas hor rias 111 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento Independentemente do intervalo considerado o patamar de carga atualizado a cada um minuto por interpola o linear entre o patamar de carga imediatamente inferior ao hor rio da simula o e o superior Finalmente ao valor interpolado adiciona se um ru do rand mico limitado a 0 05 pu de acordo com 5 1 Este artif cio utilizado na tentativa de representar a natureza aleat ria das cargas y A 1 1 7 0 05 5 1 Em 5 1 y o valor simulado para a carga ap s a adi o do ru do o valor interpo lado a partir da curva de carga e r um n mero aleat rio entre 0 e 1 Este bloco analisa o intervalo de tempo considerado na curva de carga Se a curva for hor ria ou seja o patamar de carga varia a cada 60 minutos ent o LookForTimeBefore uma string que representa a hora cheia imediatamente anterior ao hor rio atual LookForTimeAfter uma string que representa a hora cheia imediatamente posterior ao hor rio atual Ex Considere que do bloco anterior TimeToLookFor 14 39 00 Ent o LookForTimeBefore 14 00 00 e LookForTimeAfter 15 00 00 If LoadProfileTimeInterval 60 Then LookForTimeBefore Hor amp 00 00 LookForTimeAfter DateAdd n 60 LookForTimeBefore Por outro lado se a curva n o for hor ria ou seja o pat
161. os gerentes engenheiros operadores t cni cos e eletricistas Simula es massivas e em tempo real envolvendo os diversos agen tes do setor el trico podem ajudar a demonstrar como as Redes Inteligentes pessoas e processos podem trabalhar juntos em benef cio da confiabilidade e economia do sistema el trico A ind stria e principalmente os desenvolvedores de solu es para Redes Inteligentes podem testar as solu es e coletar os resultados com baixo custo de forma segura para o sistema el trico e seus usu rios e de f cil configura o atra v s de simula es ao inv s de esperar por mudan as f sicas no sistema custosas e lentas Como um exemplo essas simula es massivas e em tempo real ir o demonstrar mais claramente qu o r pido o controle mais direto e em larga escala das cargas pode ser usado para prevenir desligamentos em cascata atrav s da melhoria da estabilidade t rmica angular de frequ ncia e de tens o Os fornecedores de automa o residen 64 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores cial para Redes Inteligentes ent o poderiam ser incentivados a desenvolverem contro ladores de carga mais r pidos 3 5 Considera es finais At o momento o OTS foi descrito de modo geral atrav s da contextualiza o do te ma levantamento hist rico e apresenta o das principais caracter sticas a serem con sideradas ou desej veis durante o desenvolvimento deste tipo de solu
162. os podem subsidiar a an lise de conting ncias Algoritmos similares ao descrito neste subcap tulo podem ser desenvolvidos para realizar a an lise de essencialidade dos ramos da rede isto para determinar os ramos cuja desconex o provocaria ilhamen tos na rede el trica 4 8 5 Fluxo de pot ncia O algoritmo de fluxo de pot ncia utilizado pelo OTS baseado no m todo de Newton Raphson cl ssico Alc83 sem d vida um dos mais conhecidos entre todos os m to dos para abordagem deste tipo de problema em sistemas el tricos Sabidamente a converg ncia deste m todo bastante dependente das condi es de inicializa o fornecidas como dados E portanto algumas modifica es foram feitas na inicializa o do algoritmo possibilitando que o ponto de partida utilizado seja 1 Os dados de tens o magnitude e ngulo calculados na itera o anterior 2 Flat start 3 Oresultado do m todo desacoplado rapido Alc83 4 Oresultado de um fluxo de pot ncia linear Alc83 98 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Como padr o o fluxo de pot ncia linear tem sido utilizado pois permite sempre obter uma solu o do problema E embora a sua utiliza o n o seja adequada para siste mas de distribui o aqui o objetivo apenas o de fornecer um ponto de partida t o pr ximo quanto poss vel da solu o do problema de fluxo de pot ncia do m todo cl s sico efetivamente utilizado a partir de ent o
163. os de controle da gera o Para as distribuidoras a gera o normalmente re presentada por inje es de pot ncia em determinadas barras de fronteira Embora diversas tecnologias estejam sendo agregadas ao sistema el trico e entre outras exista a expectativa de que futuramente os sistemas de distribui o sejam capazes de operar como uma ilha com capacidade de gera o e controle de frequ ncia de forma aut noma esta n o uma pr tica atual Ainda que parte das mudan as propostas esteja em fase de instala o e testes a efetiva capacidade operativa das redes de distribui o como microgrids demandar algum tempo Os modelos apresentados neste cap tulo portanto s o semelhantes aos utilizados para estudos off line de fluxo de carga Algumas ressalvas por m devem ser feitas Os estudos off line utilizam uma representa o barra ramo da rede o que significa que a posi o aberto fechado dos equipamentos de manobra disjuntores e chaves n o representada Normalmente adota se um conjunto de poss veis configura es assumindo que determinados disjuntores e chaves est o fechados e para cada uma calcula se o fluxo de carga No OTS este tipo de representa o n o suficiente necess rio utilizar o modelo f sico da rede onde os equipamentos de manobra s o todos representados A topologia da rede neste caso n o conhecida a priori pois cada um dos disjuntores e chaves seccionadoras pode estar na pos
164. os quais o n mero de itera es uma fun o do dist rbio considerado O tempo de c lculo h portanto vari vel H selecionado como uma fun o do valor m dio de h e assume se que as perturba es cujo tempo de c lculo h maior do que H s o raras e segui das por per odos de menores perturba es durante os quais h ser muito menor do que H O princ pio portanto o de permitir aos modelos um deslocamento de tempo isto permitir que o tempo de simula o seja maior que o tempo simulado quando isto se fizer necess rio embora a restri o de simula o em tempo real seja atendida na maior parte do tempo O Organon software conhecido no setor el trico brasileiro um exemplo pr tico de utiliza o dessa estrat gia para execu o de avalia es de seguran a online do sistema 3 2 3 Tempo real congelado O princ pio de tempo real congelado ou suspenso simples quando alguns modelos s o demasiado lentos o restante dos c lculos feitos pelo simulador congelado at que sua execu o esteja terminada As duas ltimas abordagens embora poss veis devem ser sempre evitadas ou ado tadas apenas como ltimo recurso Na se o seguinte e no restante deste trabalho considera se apenas a simula o em tempo real sem nenhuma das transgress es apresentadas anteriormente 49 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores 3 3 Simulador para treinamento de operadores OTS
165. os trabalhos dedicados ao desenvolvimento de um simulador digital para treinamento de operadores s o atribu dos a James R Latimer e Ralph D Masiello com publica es sucessivas e complementares em 1976 Lat76 e 1977 Lat77 Na quele momento os centros de controle j estavam incorporados como parte importan te dos sistemas el tricos e a exemplo do que acontecia em outros setores Nuclear 20 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico de Avia o e Militar observou se a necessidade de uma ferramenta de simula o visto que o treinamento baseado em experi ncias do cotidiano n o se mostrava ade quado Embora a complexidade do sistema utilizado fosse baixa algo em torno de 50 subes ta es e 15 unidades geradoras a limita o existente no desempenho dos computa dores exigiu que algumas simplifica es fossem adotadas nos modelos O sistema foi admitido coerente e portanto com frequ ncia nica O m todo utilizado na solu o do algoritmo de fluxo de pot ncia foi o desacoplado devido s restri es impostas pelo tempo uma vez que o resultado da simula o deveria ser apresentado a uma taxa inferior a de atualiza o dos sistemas SCADA da poca 10 segundos Apesar de o sistema modelado pelos autores ter sido relativamente pequeno e ainda de algumas simplifica es terem sido adotadas as principais caracter sticas de um OTS foram identificadas Admitiu se A modelagem das din micas de longo
166. ower1 gt 100 lt NominalApparentPower1 gt lt NominalApparent Power2 gt 100 lt NominalApparentPower2 gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Transf3wl lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent id 13478 id 13479 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 1 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent_id 13478 id 13480 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 2 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value2 lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent_id 13478 id 13481 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 3 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value3 lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt a lt PSR parent_id 5339 id 6351 type TRANSF2W gt lt Graphic gt lt DisplayY gt 125 lt DisplayY gt lt DisplayX gt 326 25 lt DisplayX gt lt Rotation gt 90 lt Rotation gt lt Size gt 22 5 lt Size gt lt X gt 315 lt X gt lt Y gt 125 lt Y gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt TapPosition gt 8 lt TapPosition gt lt TapTerminal gt 1 lt TapTerminal gt lt TapStepVoltageIncrement gt 0 625 lt TapStepVoltageIncrement gt lt TapNeutralPosi
167. po do simulador o qual essencial respei tar para manter se na dimens o de tempo real Esta restri o pode ser moderada em certos casos justificada pelo fato de que a simula o n o a realidade e pode se estender este argumento de tempo propriamente dito se o usu rio concordar Esta transgress o pode tomar tr s formas tempo real estendido flex vel ou congelado Bar97 48 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores 3 2 1 Tempo real estendido O princ pio de tempo real estendido n o considerar o segundo padr o como unidade de tempo mas criar uma unidade de tempo fict cia de diferente dura o O sistema de refer ncia de tempo simplesmente alterado Isto nem sempre poss vel em particu lar quando o simulador est conectado a algum equipamento que tem refer ncia de tempo pr pria por exemplo um simulador utilizado para teste de equipamentos de prote o com um per odo de amostra ajustado por um cristal de quartzo Tempo real estendido n o tem nada de tempo real al m do nome e mecanismos mas pode ser bastante til se for poss vel expandir o tempo sem causar percep o ou inconveni n cia ao usu rio 3 2 2 Tempo real flex vel No tempo real flex vel deve se levar em considera o uma caracter stica especial dos modelos de c lculo utilizados em sistemas el tricos eles normalmente resolvem sis temas de equa es alg brico diferenciais atrav s de m todos iterativos n
168. qu ncias n o est o sendo monitoradas em tempo de execu o _ este bot o apresentado em escala de cinza Tabela 16 Descri o dos modos de visualiza o de sequ ncias A Figura 49 a seguir ilustra o modo online utilizado para monitorar as sequ ncias em tempo de execu o Observe se que todos os bot es referentes edi o s o desabili tados neste modo Est o destacadas duas funcionalidades dispon veis apenas neste modo de execu o utilizadas para 129 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor 1 Disparar manualmente uma sequ ncia de eventos atrav s do bot o play O disparo pode ser interrompido a qualquer momento pressionando se o bot o stop Durante a execu o da sequ ncia a palavra Executando apresentada conforme se pode verificar na Figura 49 2 Verificar as linhas da sequ ncia j executadas marcadas com um check na cor verde Da Figura 49 observa se que esta a situa o das tr s primeiras li nhas da sequ ncia utilizada como exemplo Cen rio Sequ ncias Curvas de carga Configura es Execu o Arquivo 8 9 v Onine mode Sequ ncias 2 6 55 Prote o 50 CMP PN1 A2 C Disparo 0 s 7 Express o SE CMP PNT A2 Terminal2 1A gt 800 AND SE CMP PN1 AT Measurements PosicaoDisjuntor 0 AND autom tico de disparo SE CMP PN1 C Measurements PosicaoD
169. r maximizada Os limites de transfer ncia de pot ncia ser o determinados pri meiramente pelos limites t rmicos e de estabilidade de tens o impostos em tempo real Os limites de estabilidade transit ria de tens o e t rmicos considerando contin g ncias ser o mitigados utilizando controle direto das cargas e de armazenamento O aproveitamento do potencial de gerenciar diretamente os aparelhos el tricos em milh es de instala es consumidoras a grande sacada que faz com que muitas das aplica es propostas para as Redes Inteligentes sejam tecnicamente vi veis Uma grande propor o das cargas incluindo aparelhos de ar condicionado aquecedores de gua freezers e refrigeradores t m in rcia t rmica Todos eles podem ser inter rompidos por 15 minutos at 1 hora sem qualquer inconveniente para os clientes As Redes Inteligentes v o exigir m todos anal ticos e interfaces melhoradas para dar suporte tomada de decis o dos operadores Os operadores nos centros de controle em tempo real ir o desempenhar um papel ainda mais importante medida que v o supervisionar sistemas de controle mais sofisticados e que gerenciam ativamente sis temas com margens de reserva de gera o e transmiss o mais apertadas O efetivo desenvolvimento das Redes Inteligentes certamente requer educa o conti nuada e a cria o de uma vis o e meta comuns entre todos os envolvidos incluindo pol ticos agentes reguladores executiv
170. ralizada e pelo operador do sistema interligado super instrutor No caso brasileiro por exemplo tal fun o poderia ser realizada pelo ONS Neste caso observa se que a din mica do mercado poder ser bem representada Em outras palavras o operador do sistema interligado utilizar de sua autoridade para minimizar o custo global da opera o e ao mesmo tempo garantir a seguran a opera tiva da rede Os agentes por sua vez utilizar o de seus recursos para defender os interesses de seus acionistas Em Pod01 foi apresentado o trabalho de desenvolvimento de uma API Application Program Interface cujo objetivo foi facilitar e expandir a utiliza o do EPRI OTS como plataforma de ensino pesquisa e desenvolvimento 37 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Em Spa02 est descrita a experi ncia da alem DUtrain GmbH empresa dedicada ao treinamento te rico e simulado com a utiliza o de OTS de operadores Os requi sitos a estrutura e os m dulos do programa de treinamento foram apresentados em detalhes Embora a descri o do simulador n o tenha sido o foco deste trabalho sua capacidade em ser utilizado concomitantemente por sistemas SCADA diferentes re presentando centros de controle de empresas distintas foi evidenciada Atualmente o EPRI OTS classificado em tr s categorias conforme apresentado em Pod08 Generic Custom e Replica Esta classifica o feita de acordo com o modo como o sist
171. ram reconhecidas e aproveitadas As pessoas corretas foram contatadas As ferramentas dispon veis foram utilizadas correta e eficientemente A comunica o foi clara e objetiva com as diversas pessoas contatadas pes soal de campo divis o de opera es e demais envolvidos S o necess rias novas ferramentas para possibilitar que o operador atue de forma mais efetiva Ainda que tenha identificado e isolado algumas vari veis importantes para avalia o o aplicativo foi desenvolvido com o objetivo de organizar e armazenar informa es du rante as sess es de treinamento para facilitar a posterior an lise do instrutor Neste caso o Microsoft Excel foi utilizado para tratamento dos resultados Em Kam96 est apresentada a experi ncia da Metropolitan Edison Company na utili za o do EPRI OTS instalado em configura o online Segundo os autores houve a preocupa o em modelar os sistemas de distribui o ainda que parcialmente embora o foco permanecesse voltado para os sistemas de transmiss o Uma das justificativas utilizadas foi a de que a modelagem dos sistemas de distribui o permitiu melhor re presentar os esquemas emergenciais de corte de carga 34 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Segundo o que est descrito pelos autores cada operador do centro de controle em tempo real da Metropolitan Edison Company recebia um treinamento de dois dias completos No total para treinar todos os 30 op
172. rde conforme descrito em Sig93 a estrutura do EPRI OTS e de seus aplicati vos complementares foi totalmente redesenhada e baseada na plataforma UNIX Se gundo os autores o objetivo principal foi tornar o OTS independente de plataformas propriet rias podendo ser adaptado as mais diversas estruturas de centro de controle Adicionalmente algumas melhorias foram realizadas e o tempo de simula o foi re duzido de 5 segundos para 1 segundo Em Mil93 ou autores compartilham a experi ncia da NYPP New York Power Pool hoje NYISO New York Independent System Operator com a utiliza o do OTS na qualifica o dos operadores Um caso pr tico bastante interessante foi apresentado no qual uma situa o operativa que havia sido estudada durante os treinamentos com o OTS foi encontrada na pr tica alguns meses depois No exemplo em quest o uma rea de 345 115 kV foi apresentada Tr s bancos de capacitor eram respons veis por fornecer suporte de reativo na baixa tens o Durante o treinamento um dos bancos foi colocado fora de servi o Os operadores em treinamento utilizaram um aplicativo de suporte opera o em tempo real e a solu o encontrada foi partir dois geradores t rmicos a g s o que n o foi suficiente para evitar a sobrecarga em uma das linhas de transmiss o da rea O sistema estava entrando em uma regi o de colapso de tens o Ap s discutirem a situa o com o instrutor a decis o foi a de reduzir a tens o em 5
173. rmais Neste contexto as tarefas seguintes podem ser elencadas Monitoramento de condi es do sistema Utiliza o dos recursos de an lise de conting ncias e fluxo de pot ncia durante a opera o em tempo real Interpreta o de alarmes e eventos Manobras Gerenciamento de cargas Muitos dos simuladores existentes stand alone ou integrados ao sistema SCADA EMS cumprem com os requisitos deste tipo de treinamento O simula dor pode ser estendido para modelar condi es de falta simples isto aque las para as quais poss vel assumir que todos os geradores permanecem com 53 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores o mesmo ngulo relativo e em sendo assim os modelos est ticos de fluxo de pot ncia s o adequados Para suportar todos os recursos listados os aplicati vos computacionais utilizados na opera o em tempo real devem ser disponibi lizados no ambiente de simula o Treinamento para opera o durante o estado operativo de emerg ncia Um OTS com capacidade de simula o din mica em tempo real o mecanismo mais eficiente para treinar o pessoal de opera o no tratamento de perturba es graves Os principais objetivos deste tipo de treinamento s o Aumentar a confian a dos operadores em sua capacidade de sobre stress avaliar a situa o e tomar decis es em curto espa o de tempo Melhorar o conhecimento das caracter sticas t cnicas do si
174. ros de um cabo reali zada atrav s do elemento lt Cable gt No exemplo da Figura 22 b o objeto cujo id igual a 11074 e diz respeito a um trecho de cabo est associado ao cabo cujo id 85 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos 183 Al m de informar o tipo de cabo utilizado necess rio saber seu comprimento tens o nominal e suscept ncia na pr tica um par metro muitas vezes ignorado 4 6 Equipamentos shunt Os equipamentos shunt capacitores e reatores s o representados pela pot ncia rea tiva fornecida ou absorvida quando energizados e submetidos tens o nominal Como a pot ncia fornecida ou absorvida por estes equipamentos fun o do qua drado da tens o seus valores n o s o constantes durante a opera o dos sistemas el tricos Por esta raz o devem se informar como dados el tricos a pot ncia nominal do equipamento e a tens o para a qual esta pot ncia est referida conforme est apresentado na Figura 23 a seguir lt PSR parent id 11088 id 11082 type CAP gt lt Graphic gt lt DisplayY gt 52 2044341925421 lt DisplayY gt lt DisplayX gt 82 4431818181818 lt DisplayX gt lt Rotation gt 90 lt Rotation gt lt Size gt 26 25 lt Size gt lt X gt 90 lt X gt lt Y gt 20 9165554046631 lt Y gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt BaseVoltage gt 0 lt BaseVoltage gt lt NominalReactivePower gt 0 lt NominalReactivePower gt lt Electrical gt lt Ident
175. s indi vidualizados por vari vel considerada e de forma geral para cada operador foram tabelados Em Pod10 apresentado o estado da arte no que diz respeito s funcionalidades e utiliza o de simuladores para treinamento de operadores Ainda que uma lista razo vel de benef cios ocasionados pela utiliza o do OTS tenha sido levantada em traba lhos anteriores a proposta deste artigo vai al m do previsto quando prop e a realiza o de simula es altamente real sticas massivas e online Simula es altamente real sticas Embora alguns trabalhos tenham considera do a simula o das din micas transit rias a maioria dos simuladores desen volvidos e dispon veis comercialmente modelam as din micas de longo prazo do sistema el trico Portanto assumem a premissa de que todos os geradores em uma ilha trabalham mesma frequ ncia Este tipo de simulador tem apre sentado uma resposta satisfat ria do ponto de vista do treinamento de opera dores apesar de n o ser suficiente para atender aos objetivos propostos pelos autores 39 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Simula es massivas A opera o em tempo real dos sistemas el tricos feita de forma conjunta pelos diversos agentes envolvidos Ainda que existam fron teiras bem delimitadas e a responsabilidade pelo controle e comando direto dos diversos equipamentos seja do concession rio as a es s o sempre co ordenadas com o oper
176. s atrav s de express es l gicas 126 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor O mesmo conjunto de vari veis selecionadas atrav s do Treeview ver Figura 44 foi selecionado atrav s da digita o da express o de busca cmp amp jer amp 7e A expres s o determina que todas as vari veis pertencentes subesta o CMP e ao alimenta dor JER e chave 7E sejam mostradas De modo geral poss vel fazer filtros com os operadores l gicos apresentados na Tabela 15 MENOR OU IGUAL DIFERENTE Tabela 15 Defini o de simbologia para operadores booleanos utilizados nos filtros Outros exemplos de express es de busca est o apresentados na Figura 46 T Caminho Descri o Valor Corrente if Caminho Descri o Valor Corrente LET To T Caminho Descri o _ Valor Corrente Lim To E Caminho Descri o Valor Corrente Figura 46 Exemplos de express es de busca de vari veis poss vel ainda for ar valores em massa clicando no bot o For ar Valores Esta funcionalidade pode ser utilizada tanto para pontos discretos medidas com estados definidos quanto para pontos anal gicos conforme ilustrado na Figura 47 Discretos atrav s do campo onde est escrito selecione aqui o valor desejado Anal gicos atrav s do campo onde est escrito digite aqui o valor desejado Neste caso o valor digitado pode ser Absoluto p
177. s em tempo real entretanto esta in forma o pode n o estar dispon vel Neste tipo de aplica o o vetor 1 pode ser determinado a partir da equa o 4 40 Ip Ypp 4 Ep Yp Er 4 40 Note se que os vetores Ep e E constituem o estado da rede supervisionada e portan to s o informa es dispon veis no centro de controle Para sistemas com pequenas dimens es as admit ncias equivalentes podem ser obtidas pela equa o 4 38 Para sistemas com dimens es maiores o equivalente externo pode ser obtido de uma ma neira mais simples e direta utilizando se o m todo de elimina o de Gauss A esta altura um exemplo pode ajudar a ilustrar o problema Considere portanto o modelo CC de uma rede de quatro barras e seus respectivos dados todos em pu conforme apresentado na Figura 26 89 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos Op 11 Figura 26 Exemplo de equivalente utilizando modelo CC Portanto resolvendo se as equa es 4 38 e 4 39 tem se 4 0 2 3 1 Yer Yer Ypg Yer Yen 0 5 E 3 7 0 3 _ 1p 4 Ip Ypg Ye 1e 33 5 2 4 0 21 A Figura 27 a seguir ilustra o resultado obtido 2 2 0 2 Pa 1 2 E Ops 10 Figura 27 Resultado do exemplo de equivalente utilizando modelo CC O sistema equivalente obtido anteriormente e representado na Figura 27 poderia ser utilizado no estudo do efeito de
178. s ou inv lidas no sistema el trico devido a falhas em equi pamentos e sistemas de comunica o Em vermelho est representado o m dulo respons vel por gerenciar a simula o el trica e estabelecer as condi es de inicializa o dos algoritmos permitindo ao instrutor o controle total do treinamento atrav s de sua interface Finalmente o OTS faz uso dos drivers de comunica o do sistema SCADA EMS o que possibilita a conex o com outros sistemas SCADA garantindo flexibilidade e in depend ncia ao simulador Os seguintes protocolos de comunica o podem ser cita dos como exemplos de utiliza o DNP 3 0 OPC ICCP IEC60870 5 104 e IEC61850 5 6 Configura es Tendo apresentado uma s ntese dos m dulos que comp em o OTS resta mostrar a guia Configura es que disp e basicamente de dois bot es Figura 41 quais sejam 1 Transformar SCADA em OTS utilizado para converter uma aplica o SCA DA onde todos os sinais s o oriundos de medi es remotas feitas em campo em um OTS o qual dever simular todos os sinais a partir de um servidor local Este bot o s v lido quando o sistema SCADA considerado o mesmo sis tema no qual o OTS est embarcado Quando o sistema considerado de ou tro fabricante a comunica o com o OTS estabelecida por protocolo de co munica o e para o SCADA esta comunica o transparente ou seja co 114 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento
179. s para gerenciar todo o ambiente de trei namento o que basicamente envolve o processamento em tempo real de Informa es inseridas nas telas de opera o pelo trainee Informa es inseridas nas telas de gerenciamento pelo instrutor Atualiza o das vari veis de entrada necess rias execu o dos algoritmos de simula o el trica Interpreta o dos resultados dos algoritmos de simula o el trica 103 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento Atualiza o do estado de opera o apresentado nas telas Considerando portanto a estrutura do SCADA EMS e a possibilidade de controle de suas funcionalidades atrav s de scripts o subsistema de gerenciamento do treinamen to apresentado em sequ ncia Os recursos disposi o do instrutor est o organizados em uma interface dividida em quatro guias assim denominadas Cen rio Sequ ncias Curvas de carga e Configura es e uma tabela de og do treinamento 5 3 Cen rio Cen rio pode ser definido como um snapshot dos valores de todas as vari veis do sistema quais sejam Medidas discretas por exemplo estado de equipamentos alarmes etc Medidas anal gicas como tens o pot ncia ativa e reativa corrente temperatu ra de transformadores posi o de tap entre outras Na interface de gerenciamento do treinamento atrav s da guia Cen rio o instrutor pode acessar e alterar o valor de qualquer vari vel da base de dados d
180. sar o aparecimento de elementos shunt nas barras de fronteira cujos valores s o de magnitude elevada impratic veis na rea lidade Este tipo de problema pode causar inclusive dificuldades de converg ncia do algoritmo de fluxo de pot ncia Maiores detalhes e poss veis t cnicas de solu o para este problema podem ser encontradas em Mon79 e Dec80 4 8 Algoritmos O simulador apresentado neste trabalho est baseado em dois algoritmos de simula o el trica processador topol gico tamb m conhecido como configurador de redes e fluxo de pot ncia A primeira e fundamental funcionalidade do modelo orientado a objeto embarcado no OTS como ferramenta de simula o el trica descrever a estrutura topol gica geral do sistema el trico Todas as estruturas dispositivos arranjos e interconex es da rede devem ser adequadamente descritas e gerenciadas atrav s desta funcionalidade Uma vez que a estrutura topol gica do sistema el trico conhecida e considerando a base de dados est tica dispon vel em tempo real com informa es dos par metros de todos os equipamentos poss vel determinar o estado da rede sendo esta uma res ponsabilidade do algoritmo de fluxo de pot ncia 4 8 1 Processador topol gico Man05 Em termos de sua descri o estrutural e topol gica um sistema el trico pode ser visto de duas formas distintas Descri o f sica chave disjuntor descreve o sistema el trico como ele fisi
181. seceessseeees 81 vii 4 4 LINHAS DE TRANSMISS O 1225 css NE 84 4 5 a aa 84 4 6 conch ues 86 4 7 EQUIVALENTES EXTERNOS ALC83 csccssccssscecsccesseecsseceeeeeceueceeeecsuecseeeceueceseeecsueceaeeecsueceeseeaeenness 86 4 7 1 Equivalente Ward modelo linear W149 ccccccccccssccessssseceessesessssceceesssecsessessessseceenssseeees 87 4 7 2 Equivalente Ward modelo n o linear Mon79 ccccccccsssccceessssesessceceessssecsesssssesssseceessssecees 91 4 8 ALGORITMOS ses Aen GO SA a ARR HE RGAE dane 92 4 8 1 Processador topol gico MQNO5 u ccccccccsssccceessssesssscecessssseceessesscsseecsesssseceessssecesseceesssseees 92 4 8 2 Exemplo num rico de configura o da subesta o 506 94 4 8 3 Exemplo num rico de configura o da rede ccsecccceesssscceessesessesceceesseseceessessessseceesseeeees 96 4 8 4 Essencialidade de ramos da rede Cet rid ecscccccssscccessssseceessesesessseceesssecsessssecsesseceesseecees 98 4 8 5 Fluxo de pot ncia ao Ea 98 4 9 CONSIDERA ES 99 CAPITULO 100 GERENCIAMENTO TREINAMENTO ssccsssseeccssssecccsseccccssscccssssscccceseecccaseecceaseesoussseessssscesoeees 100 5 1 CONSIDERA ES INICIAIS moraes eane E chases taciedeadeehoes
182. sentados os resultados do desenvolvimento de um simulador pela companhia de transmiss o japonesa Kyushu Electric Power Company Os modelos e algoritmos utilizados bem como os resultados da simula o est o claramente apre sentados O m todo utilizado para solu o do algoritmo de fluxo de pot ncia foi o de Tamura e Iwamoto apresentada uma tabela comparativa segundo a qual este m todo superior ao m todo de Newton Raphson em tempo de converg ncia e em n mero de itera es Em DyL83 apresentada uma especifica o t cnica dedicada ao desenvolvimento de um OTS resultado parcial do projeto do EPRI Os autores demonstraram uma pre ocupa o em desenvolver um software plug and play com capacidade de ser instala do em qualquer centro de controle e integrado em qualquer sistema SCADA com pouca ou nenhuma adapta o Para tanto foi proposta uma divis o do OTS em dois subsistemas integrados atrav s de uma estrutura intermedi ria Figura 4 23 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico Modelo do Centro de Controle Modelo do Sistema El trico Representa o do sistema el trico Mesmo hardware e software do real centro de controle Sistema Interno e Externo Sistema Operacional Interface Propiedad pp ding Sistema SCADA roprieda es estaticas e dinamcas Telas Controle da simula o Construtor de cen rios Softwares aplicativos Intera o pessoal EXATO REAL STICO Figur
183. senvolvimento de um OTS com capacidade de simula o das din micas r pidas do sistema el trico O trabalho est baseado no pro grama Organon que utiliza t cnicas de processamento paralelo associado a um m todo num rico de passo vari vel e solu o simult nea das equa es diferenciais e alg bricas O simulador proposto do tipo stand alone As telas em desenvolvimento por sua vez s o gen ricas e portanto n o representam uma r plica do sistema SCADA EMS em tempo real Esta proposta est apresentada com maiores detalhes em Ral12 2 4 Considera es Finais Baseado no levantamento bibliogr fico realizado e em informa es recentes relacio nadas ao tema construiu se a Tabela 3 apresentada a seguir Nela est o apresentas 44 Cap tulo 2 Desenvolvimento hist rico algumas companhias ao redor do mundo que atualmente utilizam o OTS no processo de treinamento dos operadores de seus centros de controle em tempo real bem como o respons vel pelo desenvolvimento e a capacidade de simula o dos modelos ado tados As colunas est o divididas da seguinte maneira DP Desenvolvimento Pr prio OTS Nome do fabricante que desenvolveu o simulador ou nome utilizado pela companhia que o desenvolveu PSM Capacidade de modelagem el trica do simulador Din micas lentas es tabilidade de longo prazo ou Din micas r pidas estabilidade transit ria A representa o do comportamento dos sistemas
184. siderada um pr requisito de projeto O conhecimento pr vio adquirido com o desenvolvimento do software EUROSTAG foi utilizado como ponto de partida Adicionalmente criou se uma interface entre o FAST e o EUROSTAG para possibilitar a compara o e valida o dos resultados do simulador O m todo num rico utilizado foi o trapezoidal implici to com solu o simult nea das equa es alg bricas e diferenciais A maior desvanta gem do m todo simult neo impl cito para simula o em tempo real segundo os au tores o elevado esfor o computacional Esta dificuldade foi superada com a utiliza o de processamento paralelo Em contrapartida a precis o dos resultados melhorada Em Deb01 os autores vislumbram a utiliza o do EPRI OTS em uma escala mais abrangente em n vel do sistema interligado para tornar poss vel a simula o do mer cado de energia e seus agentes At ent o a proposta era simular o centro de controle de um agente apenas Os sis temas el tricos externos isto conectados a um agente e pertencentes a outro eram ignorados ou simulados atrav s de equivalentes externos Sendo assim embora o OTS j tivesse capacidade de simular CAG e DE as simplifica es adotadas na modelagem do sistema el trico n o permitiam representar de maneira fidedigna as diversas intera es entre os agentes De forma simplificada a estrutura proposta pe los autores est apresentada na Figura 5 Para alcan ar o
185. stantPower gt lt ActiveConstantimpedance gt 0 lt ActiveConstantimpedance gt lt ActiveConstantCurrent gt 100 lt ActiveConstantCurrent gt lt ActiveConstantPower gt 0 lt ActiveConstantPower gt 4 3 Transformadores Est o dispon veis os modelos para transformadores de dois e tr s enrolamentos poss vel selecionar o tipo de conex o de cada um dos enrolamentos como delta es trela ou estrela aterrada N o est dispon vel o modelo de transformadores defasado res phase shifting transformers A modelagem matem tica geralmente utilizada para representar transformadores con sidera que a posi o do tap n o varia durante o intervalo de simula o Esta conside ra o pode ser aplicada em estudos off line Entretanto para o OTS a a o do meca nismo de varia o autom tica da posi o do tap deve ser considerada Por esta raz o est o dispon veis os modelos de transformador com tap fixo e vari vel 4 3 1 Transformadores de dois enrolamentos sem tap A representa o geral de transformadores com tap fixo consiste basicamente de uma imped ncia Z em s rie com um transformador ideal representado pela rela o de transforma o a 1 Alc83 A Figura 16 a seguir ilustra o modelo utilizado para repre sentar os transformadores A reat ncia de magnetiza o normalmente desprezada Barra i Barra j Figura 16 Modelo sequ ncia positiva de transformador de dois enrolamentos sem tap 78 Cap tulo
186. stema em condi es operativas din micas ou degradadas Melhorar o conhecimento de procedimentos e recursos para controlar situa es de emerg ncia Um simulador do tipo r plica com todos os recursos dispon veis no centro de controle bem como um modelo din mico do sistema el trico reagindo em tempo real aos sinais internos e externos provavelmente o nico modo no qual o grau de realismo t cni co e psicol gico pode ser alcan ado pelo pessoal de opera o Idealmente deve ser poss vel modelar os seguintes tipos de situa es Faltas m ltiplas simult neas ou sequenciais Opera o de prote es Condi es oscilat rias inclusive oscila es n o uniformes entre m quinas Divis o e ilhamento do sistema Realizar estes tipos de simulagao em muitos segundos minutos ou at horas escalas de tempo muitas vezes aceit veis para estudos de planejamento ja n o um desafio atual A ess ncia do OTS no entanto que as respostas aos est mulos devem ser apresentadas na escala de tempo dos sistemas SCADA isto considerando uma taxa de varredura de poucos segundos Esta restri o de tempo acrescenta dificulda des t cnicas substanciais em particular na modelagem din mica do sistema 54 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores 3 3 2 Fun es espec ficas Tendo em vista os requisitos de modelagem as principais tarefas de treinamento es t o agrupadas nas quatro c
187. stro do treinamento Embora tenha aparecido em todas as guias na parte inferior o registro de atividades do OTS ainda n o foi apresentado Atrav s deste poss vel monitorar todas as alte ra es com estampa de tempo feitas durante a execu o do simulador Ao final do treinamento existe a possibilidade de salvar o log em um arquivo com extens o CSV Existem quatro colunas para organizar as informa es conforme est descrito na Ta bela 12 a seguir 115 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento Coluna Descri o Estampa de Por padr o a data e o hor rio de In cio apresentados s o as de quando servidor do tempo OTS foi inicializado pela ltima vez A partir desta todos os registros s o apresentados In cioe entanto poss vel filtrar o intervalo de tempo In cio e T rmino para que apenas T rmino registros de interesse sejam apresentados Existem tr s poss veis usu rios 1 Instrutor 2 Operador e 3 Sistema quando os entos s o disparados automaticamente Coment rio Coment rio adicional quando houver Tabela 12 Descri o da estrutura de registro do treinamento 5 8 Exemplo pr tico de utiliza o do OTS A Figura 42 ilustra uma configura o t pica de subesta o de distribui o Trata se de um sistema real onde o OTS discutido neste trabalho foi instalado Observa se a exis t ncia de dois transformadores de 69 13 8 kV e 12 5 MVA alimentando a barra
188. surements PosicaoChave EM Hs Teminall Estado Teminal 2D Mg Teminal2 Estado Terminal E 2E m 3E 4E a 6E E pa Vad Salvar cen rio parcial 4 Bran 4 Branch11 7 Branch12 Branch13 E Branch14 Branch15 E lt Branchi6_ be Itens apresentados 4 In cio T rmino Usu rio Coment rio Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e Verifica o de Igualdade Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e TF2B Verfica o de Igualdade Sistema Inicializa o do OTS conclu da Sistema Cen rio inicial caregado Coment rio do cen rio Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada Sistema Sequ ncia de eventos disparada Nome da sequ ncia TAP dos transformadores e Verfica o de Igualdade 11 2012 15 18 40 Senudncia de eventos disnarada Nome da sem ncia TAP dns transformadores TEIA e TEIR Menficac o de Inualdade istem Registro 1 13 1 lelea de 16 Figura 44 Filtro de vari veis a partir do Treeview Atrav s do Treeview tamb m poss vel salvar um cen rio parcialmente Em outras palavras existe a possibilidade de armazenar um grupo de vari veis de parte do sis tema por exemplo de uma subesta o 124 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor Ao clicar com o bot
189. t a conclus o do projeto pode demandar anos Independentemente do contexto de cada empresa o fato que agentes importantes do setor el trico brasileiro n o submetem seus operadores ao treinamento cont nuo e estruturado Nestes casos o desenvolvimento de compet ncias desses profissionais continua acontecendo por meio de leitura de instru es operativas e conviv ncia com operadores mais experientes Na sequ ncia desta disserta o o Cap tulo 2 apresenta um levantamento do desen volvimento hist rico de simuladores para treinamento de operadores desde a primeira publica o em 1976 Este levantamento foi feito em escala mundial em um primeiro momento e posteriormente em uma se o dedicada considerando exclusivamente o Brasil Finalmente s o apresentados exemplos de algumas empresas do setor el trico mundial e nacional que atualmente fazem uso deste tipo de solu o O Cap tulo 3 faz uma apresenta o detalhada do OTS Os aspectos relacionados s restri es de tempo de simula o s o discutidos inicialmente Em seguida as caracte r sticas necess rias e desej veis dos simuladores no que diz respeito a modelos e funcionalidades s o mostradas Os tipos de OTS dispon veis s o classificados de acordo com sua capacidade de representa o da realidade e suas limita es Final mente dedicou se uma se o para mostrar a import ncia dos simuladores no desen volvimento das Redes Inteligentes No Cap
190. t ActivePower gt lt BaseVoltage gt 2 4 lt BaseVoltage gt lt NominalApparentPower gt 100 lt NominalApparentPower gt lt NominalPowerFactor gt 1 lt NominalPowerFactor gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt B6211 01 lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent_id 6610 id 6611 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 1 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt a lt PSR parent id 9501 id 9681 type DISTLOAD gt lt Graphic gt lt DisplayY gt 315 lt DisplayY gt lt DisplayX gt 468 125 lt DisplayX gt lt Rotation gt 90 lt Rotation gt lt Size gt 10 lt Size gt lt X gt 455 lt X gt lt Y gt 315 lt Y gt lt Graphic gt lt Electrical gt lt LoadSheddingPriority gt 0 lt LoadSheddingPriority gt lt ReactiveConstantImpedance gt 0 lt ReactiveConstantImpedance gt lt ReactiveConstantCurrent gt 0 lt ReactiveConstantCurrent gt lt ReactiveConstantPower gt 100 lt ReactiveConstantPower gt lt ActiveConstant Impedance gt 0 lt ActiveConstantImpedance gt lt ActiveConstantCurrent gt 0 lt ActiveConstantCurrent gt lt ActiveConstant Power gt 100 lt ActiveConstantPower gt lt ReactivePower gt 0 lt ReactivePower gt lt ActivePower gt 0 lt ActivePower gt lt BaseVoltage gt 13 8 lt BaseVoltage gt lt NominalApparentPower
191. talado na sala de controle Este simulador oferece o mais alto n vel de experi ncia de simula o Com rela o ao treinamento dos operadores diversos aspectos podem ser identifica dos Verifica se que a utiliza o do OTS n o a melhor abordagem em todos os ca sos A seguir proposta uma divis o dos poss veis tipos de treinamento e seu escopo Utiliza o de recursos dispon veis no centro de controle tais como o sistema SCADA EMS comunica es documenta o e instru es importante que o pessoal da opera o em tempo real esteja familiarizado com todos os recursos dispon veis na sala de controle Embora o simulador possa ser utilizado trei namento deste tipo provavelmente conduzido de forma mais f cil e efetiva atrav s do pr prio equipamento em opera o Treinamento para procedimentos de manobra e assuntos relacionados segu ran a Parte do pessoal envolvido na opera o na sala de controle ou em lo calidades distantes precisa de treinamento em aspectos t cnicos e procedi mentos relacionados a manobras Isto pode ser feito convenientemente em um OTS o que exige a simula o do sistema SCADA e subesta es supervisio nadas essencial que as mesmas telas utilizadas em tempo real estejam dis pon veis no simulador Treinamento para opera o durante estado operativo normal O escopo do treinamento essencialmente direcionado a aspectos t cnicos de opera o durante condi es no
192. talado no cen tro de controle do processador topol gico estimador de estados e demais aplicativos dedicados an lise de redes denominada Sistema de Gerenciamento de Energia EMS Energy Management System Os primeiros centros de controle utilizavam computadores dedicados produzidos por fabricantes espec ficos Em seguida foram utilizados computadores de prop sitos ge rais dos mainframes aos mini No final da d cada de 80 os minicomputadores foram gradualmente substitu dos por Workstations UNIX ou PCs rodando em uma rede local LAN Local Area Network Ao mesmo tempo sistemas SCADA foram instalados em subesta es e redes de distribui o neste caso denominado DMS Distribution Mana gement Systems Mais fun es foram adicionadas a esses sistemas de gerenciamen to medida que a capacidade dos PCs aumentou Cap tulo 1 Introdu o Durante a segunda metade da d cada de 90 uma tend ncia come ou a mudar fun damentalmente o setor el trico Isto passou a ser conhecido como reestrutura o ou desregulamenta o do setor Rud98 Empresas integradas verticalmente foram desa gregadas gera o e transmiss o separadas Monop lios regulados foram substitu dos por mercados de gera o competitivos A transmiss o no entanto permaneceu forte mente regulada A reestrutura o foi baseada no princ pio de que um mercado compe titivo mais eficiente na aloca o de recursos Enquanto fornecedores maximiz
193. tica Stand alone Integrado Caso 1 Integrado Caso 2 Elevado Moderado Flexibilidade Alta Moderada Tabela 5 Configura es b sicas do OTS e suas caracter sticas Considerando um OTS do tipo r plica instalado em configura o stand alone os se guintes benef cios podem ser apontados como resultado de sua utiliza o 62 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores Acelerar e expandir a experi ncia do operador na opera o do sistema Melhor utiliza o das fun es dispon veis no sistema SCADA SEM Valida o de estudos de recomposi o do sistema Valida o e atualiza o de procedimentos de opera o Valida o de aplicativos EMS antes da incorpora o ao sistema em tempo re al Treinamento antecipado dos operadores para condi es futuras da rede curto e m dio prazo devido instala o de novas subesta es unidades gerado ras e ou grandes blocos de carga 3 4 OTS no contexto de Redes Inteligentes Pod10 O termo Redes Inteligentes pode cobrir uma variedade de tecnologias e fun es des de automa o residencial at medi o fasorial sincronizada em larga escala de siste mas interligados O objetivo desta se o mostrar onde os simuladores para treina mento de operadores se encaixam nesse quadro As Redes Inteligentes devem acomodar a penetra o em larga escala de fontes de energia intermitentes como solar e e lica de forma centrali
194. tilizada para gerenciamento de cen rios em se es A Treeview O Treeview uma estrutura de pastas organizadas de forma hier rquica Na raiz en contram se tr s pastas assim denominadas Modelo El trico Fontes e Cargas Ao selecionar Modelo El trico todas as vari veis da base de dados do sistema SCADA s o apresentadas na se o C Por outro lado ao selecionar Fontes as vari veis da base de dados s o filtradas e apenas aquelas que dizem respeito a geradores s o 123 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor apresentadas na se o C O mesmo processo acontece ao selecionar Cargas com a diferen a de que a vari veis correspondentes s o apresentadas Na Figura 44 a seguir o Treeview aparece expandido Neste exemplo as vari veis referentes chave 7E do alimentador JER contido na subesta o CMP est o apresen tadas na se o C Observe se que aparecem quatro vari veis quais sejam Measurements Etiqueta vm Measurements PosicaoChave Terminali EstadoTerminal Terminal2 EstadoTerminal Isto significa que em toda a base de dados existem quatro pontos com informa es referentes chave 7E utilizada como exemplo Curvas de carga Configura es E Modelo El trico BS3 E CMP ACP o CPA UI a CPB elal N al Estado Operativo Normal Normal Carga Pesada Caminho W Measurements Etiqueta vm Hs Mea
195. tion gt 8 lt TapNeutralPosition gt lt TapHighPosition gt 16 lt TapHighPosition gt lt TapLowPosition gt 0 lt TapLowPosition gt lt Reactance gt 0 1 lt Reactance gt lt Resistance gt 0 lt Resistance gt lt ConnectionType2 gt 1 lt ConnectionType2 gt lt ConnectionTypel gt 0 lt ConnectionTypel gt lt BaseVoltage2 gt 13 8 lt BaseVoltage2 gt lt NominalApparent Power gt 100 lt NominalApparentPower gt lt BaseVoltage1 gt 69 lt BaseVoltagel gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt TF 3A lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent id 6351 id 6352 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 1 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt lt PSR parent_id 6351 id 6353 type TERMINAL gt lt Electrical gt lt Side gt 2 lt Side gt lt Electrical gt lt Identifier gt lt Name gt Value2 lt Name gt lt ShortName gt lt ShortName gt lt Identifier gt lt PSR gt b Figura 19 Exemplo dos par metros de transformadores 83 Cap tulo 4 Modelagem de sistemas el tricos 4 4 Linhas de transmiss o As linhas de transmiss o s o usualmente representadas por uma imped ncia s rie e uma admit ncia em deriva o que representam o seu efeito capacitivo No entanto mais conveniente representa las por um circuito equ
196. tmos pr prios para apresentar ndices de avalia o de desempenho Este tipo de avalia o muitas vezes considerado subjetivo e em alguns casos con tr rio ao prop sito do treinamento por causar algum tipo de constrangimento ao trei nando Existe portanto um campo de pesquisa importante neste t pico Finalmente observa se que a etapa de prepara o do treinamento pode vir a ser cus tosa devido ao tempo gasto nas atividades de elabora o de cen rios e sequ ncias de eventos A automatiza o deste processo atrav s de t cnicas de intelig ncia artifi cial pode trazer resultados interessantes e agregar uma funcionalidade importante ao software desenvolvido 122 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor A 1 Cen rio Para melhor explicar as funcionalidades existentes na guia Cen rio ela foi dividida em tr s se es A Be C conforme est mostrado na Figura 48 Caminho Descri W BS3RS1 1D Measurements Etiqueta vm Etiqueta W BS3 RS1 1D Measurements PosicaoChave Estado da Chave W BS3 RS1 1D Teminall EstadoTeminal Estado de Terminal W BS3 RS1 1D Teminal2 Estado Terminal Estado de Terminal W BS3 RS1 1E Measurements Etiqueta vm Etiqueta 53 51 1 Measurements PosicaoChave Estado da Chave Wa BS3 R51 1E Teminal Estado Terminal Estado de Teminal Wa BS3 RS1 1E Teminal2 Estado Term
197. to de sis temas el tricos No mbito deste trabalho foi a respons vel por embarcar os algorit mos de configura o de redes e fluxo de pot ncia no sistema SCADA EMS Elipse Po wer A Automal gica atua nas reas de automa o e prote o de sistemas el tricos e neste projeto foi respons vel pelo desenvolvimento da interface de prepara o e ge renciamento do treinamento 1 3 Estrutura o do trabalho Embora os simuladores para treinamento de operadores sejam apresentados na litera tura desde o final da d cada de 70 como indispens veis na prepara o dos operado res de centros de controle em tempo real ainda existem empresas importantes do setor el trico que n o disp em deste tipo de ferramenta Em muitos casos apesar do OTS estar embarcado no sistema SCADA EMS a em presa ainda n o se sensibilizou para a import ncia da utiliza o cont nua do simulador ou n o tem uma cultura de treinamento bem estruturada E sendo assim n o direcio na recursos financeiros e de pessoal nesta vertente Em outros casos ainda o sistema SCADA EMS est tecnologicamente ultrapassado e o OTS parte de um projeto maior de moderniza o do centro de controle Este processo de moderniza o desde a escrita da especifica o t cnica de hardware http www elipse com br http www powersyslab com http www automalogica com br Cap tulo 1 Introdu o software e demais estruturas necess rias a
198. tulo 4 s o discutidos os modelos utilizados pelo OTS apresentado neste traba lho Cada um dos equipamentos el tricos considerados detalhado e suas limita es quando existentes s o justificadas Embora os modelos est ticos utilizados em simu la es off line de fluxo de carga estejam bastante difundidos existem algumas particu laridades no que tange a sua utiliza o em um simulador para treinamento de opera dores Os algoritmos de simula o a saber processador topol gico configurador de redes e fluxo de pot ncia s o discutidos em sequ ncia Embora sejam ambos algo ritmos bastante divulgados na literatura o objetivo apresentar alguns detalhes refe rentes sua implementa o computacional O Cap tulo 5 por sua vez destinado apresenta o da interface desenvolvida para o gerenciamento do treinamento Esta uma parte importante do OTS envolvendo aspectos relacionados prepara o de cen rios sequ ncias de eventos e curvas de carga al m do registro de todo o hist rico das sess es de treinamento neste cap tulo que est a principal contribui o deste trabalho Os recursos existentes na interfa 18 Cap tulo 1 Introdu o ce para os quais este trabalho n o contribuiu foram desenvolvidos antes de seu ini cio est o brevemente apresentados embora sejam discutidos em detalhes posterior mente no Ap ndice A Finalmente no Cap tulo 6 algumas conclus es e propostas de
199. u indiretamente contribu ram para este trabalho Em especial gostaria de agradecer aos professores Pedro Paulo de Carvalho Mendes e Armando Martins Leite da Silva pelo comprometimento com a excel ncia no ensino Ao meu amigo professor Kl ber Roberto da Silva Santos Aos s cios da Automal gica Evandro Carvalho de Oliveira Gustavo Gon alves Ma chado Silva e Marcelo Barbosa Ferreira pelo apoio para que eu conduzisse as ativi dades do mestrado de forma conjunta s do trabalho Ao Gustavo devo ainda agrade cer pela paci ncia com a qual por diversas vezes interrompeu suas atividades para me ensinar Ao amigo Tiago Torres dos Santos pelas diversas oportunidades em que prontamente se disp s a me ajudar nos per odos de gradua o e mestrado A minha amiga Joyce Michelle de Faria Ao meu amigo Daniel Henrique Gueratto CELESC Centrais El tricas de Santa Catarina pelo apoio financeiro prestado atra v s do Projeto de P amp D 5697 2610 2011 Metodologia para estima o robusta de es tados com tratamento fuzzy de incertezas de sistemas trif sicos desequilibrados em ambientes com redes de distribui o ativas e inteligentes SMART GRID SMART MATOR Resumo O presente trabalho faz um levantamento hist rico do desenvolvimento de simuladores para treinamento de operadores As caracter sticas e funcionalidades j consideradas ou ainda em utiliza o neste tipo de solu o est o identificadas e descritas Ta
200. ui o ativas e inteligentes SMART GRID SMARTMATOR estava em andamento junto CELESC Neste projeto foram utilizadas campanhas de medi o para o desenvolvimento de curvas de carga t picas com tratamento fuzzy de incertezas 108 Cap tulo 5 Gerenciamento do treinamento A ideia de desenvolvimento da guia Curvas de carga e de um algoritmo dedicado simula o do comportamento das cargas surgiu portanto a partir da identifica o de uma oportunidade de melhoria do OTS e do aprendizado obtido atrav s do projeto com a CELESC O PRODIST em seu M dulo 2 Planejamento da Expans o do Sistema de Distribui o estabelece os crit rios para que as distribuidoras atrav s de campanhas de medi o fa am um levantamento anual de curvas de carga t picas do sistema el trico sob sua concess o As cargas s o divididas entre os grupos A Alta tens o e B Baixa tens o A partir de ent o em ambos os grupos existem subgrupos classes e cate gorias conforme detalhado a seguir 5 4 1 Curvas de carga do grupo A As curvas de carga do grupo A s o classificadas em subgrupos conforme apresenta do na Tabela 11 a seguir Subgrupo Tens o Tabela 11 Faixas de tens o dos subgrupos do grupo A Em seguida para cada subgrupo as curvas de carga s o classificadas entre as clas ses Comercial Industrial Residencial Rural ou Outros Em cada uma das classes h ainda a classifica o em uma das sete
201. uir parte do caminho Ao clicar neste bot o ser apresentada uma janela auxiliar para facilitar a substitui o de parte do caminho dos sinais selecionados Tabela 19 Funcionalidades dispon veis para constru o de sequ ncias 132 Ap ndice A Detalhamento dos recursos dispon veis ao Instrutor O primeiro deles Espera um recurso para verifica o da estabilidade da express o de disparo autom tico ou seja serve para garantir que a sequ ncia ser disparada se a express o permanecer verdadeira por x segundos Abaixo deste campo Repetir Sequ ncia utilizado quando se deseja que um grupo de eventos seja executado ciclicamente O campo Express o de disparo utilizado para definir a express o l gica que quando verificada dispara automaticamente a sequ ncia de eventos Finalmente observa se que estas express es podem ser temporizadas no acionamen to isto a lista de eventos disparada apenas se a express o permanecer em con di o verdadeira pelo intervalo de tempo ajustado 133 Refer ncias Bibliogr ficas Refer ncias Bibliogr ficas Alc83 Ale96 And86 Ara02 Bar97 Bro10 Buc91 Cab88 Chu91 Cos06 Cuk13 Monticelli A J 1983 Fluxo de Carga em Redes de Energia El trica Edgard Bl cher Manzoni A 1996 Desenvolvimento de um m dulo din mico para simuladores de ensino e treinamento em sistemas de energia el trica
202. violar as restri es impostas por um simulador em tempo real notadamente relacionadas ao tempo de simula o Este tipo de desenvolvimento pode requerer a utiliza o de t c nicas de processamento paralelo se for considerada sua utiliza o em sistemas el tri cos de grande porte Considerando o desenvolvimento proposto anteriormente a frequ ncia da rede passa a ser uma vari vel de estado e consequentemente um resultado da simula o En t o diversas possibilidades de novos desenvolvimentos surgem a saber Modelagem de equipamentos e sistemas prim rios de gera o incluindo os modelos de geradores adequados a este prop sito Capacidade de representa o da sensibilidade das cargas com rela o fre qu ncia Representa o de controles centralizados por exemplo CAG Capacidade de representa o de mercados de energia Entre outros H ainda alguns desenvolvimentos independentes da capacidade de simula o dina mica como por exemplo a representa o de taps em transformadores de tr s enro lamentos 121 Cap tulo 6 Conclus es No que tange a parte de gerenciamento do treinamento observa se uma tend ncia crescente das exig ncias relacionadas capacita o e a certifica o de operadores impostas as empresas do setor el trico atrav s de regulamenta es Neste sentido as empresas buscam ferramentas se software com capacidade de autogerenciamento isto com algori
203. x o direta com o centro de controle Embora n o seja o ideal software e hardware normalmente apresentam diferen as aos instalados na sala de controle S o caracter sticas t picas deste tipo de configura o Flex vel com rela o ao local e ao tempo de instala o Sistemas b sicos est o dispon veis no mercado O uso do OTS em conjunto com outras empresas poss vel Normalmente s o necess rias adapta es no sistema SCADA Operador Operador Treinando Instrutor SCADA SCADA SCADA PSM Servidor principal do Servidor backup do i Servidor r plica Servidor de simula o centro de controle centro de controle principal do centro de controle 1 1 Centro de controle Sala de treinamento Campo UTRs Figura 11 OTS na configura o stand alone b Integrado A Figura 12 a seguir apresenta dois casos de configura o poss veis para o OTS inte grado ao centro de controle Em ambos os casos existe conex o entre o simulador e o sistema da sala de controle No primeiro caso a chave de sele o entre o servidor de simula o e o de backup apenas uma representa o uma vez que esta conex o virtual ou seja estabelecida por software Esta configura o normalmente verificada em empresas que optaram por integrar o simulador ao centro de controle ap s a instala o do sistema SCADA Nestes casos a integra o realizada atrav s de um servidor dedicado ao simulador
204. ystems IEEE Transactions on PAS 104 6 1349 1355 Castro H S d 2007 Especifica o funcional de simulador para treinamento de operadores de centros de controle de gera o e transmiss o UFMG Universidade Federal de Minas Gerais Disserta o de Mestrado Irisarri G D Rafian M Miller B N et al 1992 Heuristic Scenario Builder for power system operator training Proceedings of the IEEE 80 5 698 711 Jardim J Oliveira V M A et al 2012 Simulador din mico para treinamento de operadores Encontro para Debates de Assuntos de Opera o EDAO Pereira J M A 2005 Especifica o t cnica de um simulador para treinamento de operadores aplicado aos centros de distribui o de energia UFMG Universidade Federal de Minas Gerais Disserta o de Mestrado Yung K M Lo K Cheng J W 1990 Operational experience on the China light and power company s system operation training simulator Power Systems IEEE Transactions on 5 2 521 530 Kambale P Mackauer J J 1996 The dispatcher training simulator for Metropolitan Edison Company Power Systems IEEE Transactions on 11 2 898 904 Kola V Bose A Anderson P M 1989 Power plant models for operator training simulators Power Systems IEEE Transactions on 4 2 559 565 Kuruneru R S Bose A 1997 Feasibility study of transient stability analysis for operator training simulators Generation Transmission and Distribution IEE Proceedings
205. zada ou distribu da Elas tamb m devem acomodar o r pido crescimento da demanda em fun o da conex o de ve culos el tricos rede e aprender como utilizar de forma tima a sua inerente capacidade de armazenamento de energia As redes com capacidade de self healing podem se adaptar a qualquer n vel de m lti plas conting ncias devido a fen menos naturais atos de terror falhas de equipamen tos e ou erros de opera o Elas podem se degradar suavemente atrav s do corte de cargas menos priorit rias mantendo as cargas cr ticas sem interrup o T cnicas de ilhamento da rede ser o implementadas em ambos os n veis de transmiss o e de distribui o Em n vel de transmiss o as ilhas ser o formadas para limitar a propaga o de desbalanceamentos entre carga e gera o J no n vel de distribui o a gera o local continuar a despachar energia mesmo quando os sistemas de transmiss o e subtransmiss o estiverem desconectados Atrav s da combina o de recursos di versos tais como pain is fotovoltaicos c lula combust vel e ve culos el tricos a co 63 Cap tulo 3 Simulador para treinamento de operadores munidade pode gerar energia suficiente para manter a maioria das cargas cr ticas co nectadas e energizadas As redes de fluxo m ximo s o projetadas para eficientemente levar gera o remota s cargas locais Em uma rede de fluxo m ximo a capacidade de transmiss o de pot n cia se

Capítulo 1 – Introdução

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Cap&iacute;tulo 1 &ndash; Introdu&ccedil;&atilde;o

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