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ESPECIFICAÇÃO FUNCIONAL DE SIMULADOR

1. aa 115 Figura 8 6 Principais componentes do ORGANON 116 xii NDICE DE TABELAS Tabela 2 1 M todos estrat gias e t cnicas de treinamento TONELLI 1997 14 Tabela 3 1 Vantagens e Desvantagens dos STO analiSadosS cccseceeseeeeeeeeens 39 Tabela 4 1 Alarmes consequ ncias e provid ncias is 49 Tabela 4 2 Ajustes do ERAC das Regi es Sudeste Centro Oeste e Sul ONS OOD see seca RE DSR DD A AA REDOR ce RR SR ee 67 Tabelas 1 PREDITOR saeco acoso oscars Gossp dada as a inata aaa a Eea anaa 108 Tabela 8 2 CORRE TOR ces fusseetes set ce E Edessa ada 109 Tabela 8 3 Resumo dos modelos din micos eres 117 xili NDICE DE EQUA ES Equa o 8 1 Vari veis de estado dos elementos de controle 105 Equa o 8 2 Vari veis de estado dos elementos din micos 105 Equa o 8 3 Vari veis de estado dos elementos din micos para O 106 Equa o 8 4 M todo de integra o LM ir eearanereraaa 107 Equa o 8 5 Vari veis de estado dos elementos de controle aplicado ao m todo de ajis e gs 6 o PERDOAR RE RENO RD TE SE 109 Equa o 8 6 Vari veis de estado dos elementos din micos aplicado ao m todo de WARE GF AC AO neea RR ORAR RR E URI 109 Equa o 8 7 Forma simplificada de representa o das vari veis de estado
2. Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG TESTE REL Prote o foi liberada Sinaliza o da Verificar exist ncia de 21 para manuten o atuacao outras sinaliza es e Verificar exist ncia de FALHA NO OSCILO ORDEM RELIGAMENTO 79 EQUIP RECEP TELEP CANAL 1 5 2 6 3 7 4 8 EQUIP TRANSM TELEP CANAL 1 5 2 6 3 7 4 8 Ocorreu um defeito no oscilosc pio O rel 79 enviou ordem de religamento autom tico ao disjuntor Ocorreu recep o de teleprote o canais 1 5 2 6 3 7 4 8 do terminal remoto pelo equipamento de teleprote o Ocorreu transmiss o de teleprote o para o terminal remoto pelo canais 1 5 2 6 3 7 4 8 do carrier EQUIP 1 TELEP Equipamento de Sinaliza o da Verificar exist ncia de EM TESTE teleprote o PP foi atua o outras sinaliza es 59 e Sinaliza o da atua o e Perdas de dados de oscilografia e Sinaliza o da atua o e Sinaliza o da atua o e Sinaliza o da atua o outras sinaliza es e Inspecionar o oscilosc pio no painel e Informar CROL e SLOG Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG e Verificar exist ncia de outras sinaliza es e Verificar exist ncia de outras sinaliza es ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS colocado na posi
3. 110 Equa o 8 8 Intera o de ponto fIXO eee erre 110 Equa o 8 9 Condi o de converg ncia er eeearenareraanam 111 Equa o 8 10 S rie de Taylor erre eeeereea arena renaarereena o 112 Equa o 8 11 Passo de integra o eee ereereerene cera renan 112 XIV LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS SEP Sistema El trico de Pot ncia SCADA Supervisory Control And Data Acquisition CA Corrente Alternada EMS Energy Management System SIN Sistema Interligado Nacional ONS Operador Nacional do Sistema CAG Controle Autom tico de Gera o CAT Controle Autom tico de Tens o ECS Esquema de Controle de Seguran a SEP Sistema Especial de Prote o RO Relat rio de An lise de Ocorr ncia RAP Relat rio de An lise de Perturba o EMTP Electromagnetic Transients Program ATP Alternative Transient Program TACS Transient Analysis of Control Systems EMTDC Electromagnetics including DC CCAT Corrente Continua em Alta Tensao HVDC High voltage Direct Current PSCAD Power Systems Computer Aided Design SIMPOW Simulation of Power Systems NETOMAC Network Torsion Machine Control DIgSILENT Digital Simulator for Electrical Networks EDF Electricit de France PSS E Power System Simulator for Engineering PTI Power Technologics Inc PSAT Power System Analysis Toolbox ANATEM An lise de Transit rios Eletromecanicos CEPEL Centro de Pesquisas em
4. O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS SOBRECORR Ocorreu atua o da DIR NEUTRO c o 67N DO tal TEMP INST NEUTRO U G80 9 N por falta a 67N terra direcional Ocorreu sobretens o instant nea ou temporizada atuando a fun o 59 DISPARO SOBRETENS O Ocorreu detec o de defeito e atua o da prote o 21 na 2 3 4 ou 5 zonas de atua o do rel PROTE O DIST NCIA 22 32 42 OU 5 ZONAS 21 disjuntor Registro oscilogr fico Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desarme do disjuntor principal da linha Desarme do disjuntor de retaguarda caso o principal esteja transferido Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desarme e bloqueio de fechamento do disjuntor principal do terminal da linha Desarme e bloqueio do disjuntor de retaguarda caso o principal esteja transferido Transfer trip para o terminal remoto pelo canal 2 do carrier 1 da prote o principal e pelo canal 2 do carrier 2 da prote o de retaguarda Atua o do rel 86 Registro oscilogr fico Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desarme do disjuntor principal do terminal da linha Desarme do disjuntor de retaguarda caso o principal esteja transferido Transmiss o para o 52 e Informar CROL SLOR e Verificar sinaliza o nos LED S da prote o e Aguardar instru o CROL para fechar disjuntor e Registrar ocorr ncia
5. Sistema e Informar CROL SLOR Resetar prote o Registrar ocorr ncia oscila o de pot ncia Trip pela prote o 68 55 ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS o o o DEFEITO CIRCUITO HIDRAULICO SOBRECORRENTE DO MOTOR SUBTENSAO NO CIRCUITO DE TRIP SUBTENSAO CIRC ABERTURA SOBRECARGA E FALTA FASE MOTO BOMBA TENSAO ANORMAL DO SISTEMA Defeito no circuito hidr ulico do disjuntor Atua o do termomagn tico 49 por sobrecorrente no motor Ocorreu falta de tens o no circuito de fechamento do disjuntor e conseq entemente atua o do rel 74UV Ocorreu falta de tens o cont nua no circuito de abertura do disjuntor e conseq entemente atua o do rel 74UV Ocorreu defeito provocado por falta de tens o sobrecarga no motor ou moto bomba em opera o constante Falta de alimenta o AC em uma das fases 220Vac ou 13 8 kV Alarme sonoro e sinaliza o da atua o e Defeito no pressostato e Queima da bobina do contator Atua o do rel t rmico do contator Falta alimenta o alternada Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desligamento do motor de perda da recomposi o da press o do sistema hidr ulico e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Perda do circuito de fechamento e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Perda do circuito de abertura Alarme sonoro e sinal
6. LED LIF Instituto Alberto Luiz Coimbra de F RJ P s Gradua o e Pesquisa de Engenharia ESPECIFICA O FUNCIONAL DE SIMULADOR DIN MICO PARA TREINAMENTO DE OPERADOR Ralph Tavares de Carvalho Disserta o de Mestrado apresentada ao Programa de P s gradua o em Engenharia El trica COPPE da Universidade Federal do Rio de Janeiro como parte dos requisitos necess rios obten o do t tulo de Mestre em Engenharia El trica Orientador es Glauco Nery Taranto Jorge Luiz de Ara jo Jardim Rio de Janeiro Setembro de 2012 ESPECIFICA O FUNCIONAL DE SIMULADOR DIN MICO PARA TREINAMENTO DE OPERADOR Ralph Tavares de Carvalho DISSERTA O SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE P S GRADUA O E PESQUISA DE ENGENHARIA COPPE DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESS RIOS PARA A OBTEN O DO GRAU DE MESTRE EM CI NCIAS EM ENGENHARIA EL TRICA Examinada por p SE PM Prof Jorge Luiz de Ara jo Jardim DS A SS l Prof Dialina Mosauatra Falc o Ph D Prof Maria Helena Murta Vale D Sc RIO DE JANEIRO RJ BRASIL SETEMBRO DE 2012 Carvalho Ralph Tavares de Especifica o Funcional de Simulador Din mico para Treinamento de Operador Ralph Tavares de Carvalho Rio de Janeiro UFRJ COPPE 2012 XVI 118 p il 29 7 cm Orientadores Glauco Nery Taranto Jorge Luiz de Ara jo Jardim Disserta o mestr
7. LIU T H MEYER W S 1987 Electromagnetic transient program EMTP Theory Book USA Boneville Power Administration MANITOBA INC 2005 EMTDC User s Guide Manitoba HVDC research centre INC Canada MARANDI V J 2009 Interfacing techniques for transient stability and electromagnetic transient programs IEEE Transactions on power delivery v 24 n ISSN 0885 8977 October pp 2385 2395 MARINHO J M T 2008 Simula o em sistemas de energia el trica com modelagem flex vel Monof sica e Trif sica tese de D Sc COPPE UFRJ Rio de Janeiro MELLO F P FELTES J W LASKOWSKI T F 1992 Simulating fast and slow dynamics effects in power systems IEEE Computer applications in power v 5 n ISSN 0895 0156 July pp 33 38 98 MILANO F 2005 An open source power system analysis toolbox IEEE Transactions on power systems v 20 n ISSN 0885 8950 August pp 1199 1206 MILLER G STOREY A VADARI S et al 1993 Experiences using the dispatcher training simulator as a training tool IEEE Transactions on Power Systems USA August NEGNEVITSKY M KALAM A 1993 Development of a training simulator for power restoration drills IEEE 2 International conference on advances in power system control operation and management Hong Kong December OLIVEIRA S E M 1994 Programa ANATEM para simula o do desempenho din mico dos sistemas el tricos de pot ncia IV Simp
8. X sobre ele este pode ser disponibilizado de imediato e de forma segura Entretanto o treinando ter que verificar as janelas de prote o das telas de opera o do equipamento e as telas de alarmes 15 Sinaliza o de trabalho em linha viva Simples indicativo de que est sendo realizado trabalho na LT Em caso de desligamento da linha o religamento n o pode ser acionado antes da verifica o das condi es com a equipe de manuten o em nosso caso com o treinador 5 3 2 2 Telas de Opera o A seguir mostrarei algumas telas que os treinandos utilizar o para operar e controlar os equipamentos das subesta es e como essas opera es dever o ser realizadas 81 A Figura 5 10 mostra a tela do compensador est tico CE de reativo da SE BJD Nela est o destacados alguns equipamentos e informa es que s o detalhados posteriormente o Toe Gee revemte v 3 COMPENSADOR ESTATICO Q tro trees on secos Figura 5 10 Tela do Compensador Estatico da SE BUD Disjuntor aberto Bloqueio de fechamento de disjuntor normal Bloqueio de fechamento de disjuntor atuado Ajuste da tens o de refer ncia Ramo em opera o Indica o de tens o na barra de 500 kV Subesta o operando em n vel 3 atrav s da sala de controle Teclas de atalho MNO A KR WDNH ZB Tecla de atalho para alarme de prioridade 1 sinalizando atua o de alarme 10 Indica o do modo de opera o 11 Disjuntor fechado
9. a reconstitui o de ocorr ncias complexas que se estendem por minutos com atua o de v rios dispositivos de controle e prote o Para lidar com estas situa es duas metodologias t m sido empregadas Uma consiste em utilizar um conjunto de modelos para cada escala de tempo Tais modelos s o permutados a partir de uma l gica que determina o melhor conjunto no momento da simula o Quando o transit rio r pido atenuado o programa utiliza os modelos de longa dura o Caso ocorra uma descontinuidade por exemplo retorna se o modelo de curta dura o Para cada conjunto de modelos utiliza se um passo de integra o fixo Os principais pontos negativos com esta metodologia s o a dificuldade de se estabelecer uma l gica confi vel de chaveamento de modelos necessidade de manter dois conjuntos de modelos dificuldade de inicializa o dos modelos a cada chaveamento e incerteza quanto fidelidade da simula o STUBBE 1993 e STUBBE 1995 A outra metodologia utilizada consiste em representar permanentemente todos os modelos do sistema com o n vel de detalhe adequado simula o de curta m dia e longa dura o e fazer variar o passo de integra o de acordo com a trajet ria da simula o Durante um per odo em que a trajet ria do sistema exibe varia es r pidas o m todo seleciona automaticamente um passo de integra o curto medida que as varia es nas grandezas do sistema se tornam mais suaves o m
10. lista de eventos pr programados pelo treinador 43 gt A representa o da rede dever ser realizada atrav s dos modelos de par metros concentrados sendo parte do sistema representado por modelos barra ramo e parte por modelos chave disjuntor gt Os equipamentos de controle geradores compensadores est ticos etc dever o ser representados por seus modelos din micos gt Os dispositivos de prote o do sistema el trico em estudo dever o ter suas representa es e atua es inclu das no programa de simula o gt Devem ser tamb m implementados alarmes similares aos do sistema de supervis o e controle gt A interface com o treinando dever ser gr fica e similar a do sistema de supervis o e controle existente na empresa gt O SDTO deve mostrar ao longo de sua execu o a lista de alarmes emitidos pelo sistema como faz o EMS dos centros de controle gt Cada simula o dever ser gravada ficando dispon vel para reprodu o posterior O limite no n mero de simula es gravadas ficar limitada ao espa o na mem ria do servidor local gt Reproduzir os modelos de rede que ser o utilizados nas simula es a partir de dados do Sistema Interligado Nacional disponibilizados pelo ONS e dados detalhados de chaves disjuntores e outros equipamentos das subesta es provenientes do Sistema de Supervis o e Controle da empresa gt O SDTO deve ser capaz de calcular equivalentes de r
11. o do m todo de integra o Equa o 8 1 e Equa o 8 3 resulta em um sistema de equa es alg bricas nas formas da Equa o 8 5 e da Equa o 8 6 Equa o 8 5 Vari veis de estado dos elementos de controle aplicado ao m todo de integra o 0 8 yn Xn Equa o 8 6 Vari veis de estado dos elementos din micos aplicado ao m todo de integra o 109 onde C a soma ponderada dos termos y e y anteriores a partir de t _ A Equa o 8 5 e a Equa o 8 6 podem ser representadas simplificadamente da seguinte forma O d z Equa o 8 7 Forma simplificada de representa o das vari veis de estado onde zeR z y x e 4 a fun o vetorial contendo a Equa o 8 5 e a Equa o 8 6 Para resolver a Equa o 8 7 pode se utilizar a itera o de ponto fixo ou a itera o de Newton Para sistemas stiff a solu o da Equa o 8 5 e da Equa o 8 6 devem ser por Itera o de Newton A itera o de ponto fixo frequentemente utilizada nos programas de simula o de sistemas de pot ncia pode n o convergir para valores de h elevados Esta talvez seja a principal raz o da dificuldade de converg ncia destes programas quando se modelam sistemas de controle de din mica muito r pida A itera o de ponto fixo definida como v __ v a cala VE 012 Equa o 8 8 Intera o de ponto fixo onde z arbitr rio O teorema de exist ncia de uma nica solu o para siste
12. o do sistema el trico externo ao centro do controle local Esta representa o se faz necess ria por possibilitar que intera es el tricas entre os dois sistemas de interesse possam ser simuladas e estudadas Sabemos que eventos sejam eles de qual natureza forem afetam o sistema el trico de uma forma global e esta intera o muito importante na hora de um treinamento No caso brasileiro o sistema el trico nacional bem representado no modelo ANAREDE CEPEL e de livre acesso aos usu rios disponibilizado no site do ONS Desta forma a utiliza o deste banco de dados com a incorpora o da rede el trica interna da empresa se torna mais simples e bastante eficaz para o nosso objetivo 4 4 Sistema de Prote o e Alarmes Para a realiza o deste trabalho al m de uma extensa pesquisa bibliogr fica visitas foram realizadas em diferentes salas de controle e opera o Neste contato mais direto com este ambiente p de se verificar a enorme quantidade de prote es e alarmes presentes em uma subesta o de gera o e ou transmiss o a qual um operador submetido Muitos desses alarmes s o constantemente ativados e apresentados aos operadores atrav s de avisos sonoros e ou visuais No entanto por vezes s o alarmes sem grande import ncia para os quais o operador n o necessita tomar a es emergenciais e t o pouco instant neas Para esses tipos de alarmes como temperatura do leo do transformador porta do cub culo
13. oe 1 1 x indlude A N 1 include include 7 1 include include w include qo aaa oe Figura 5 1 Arquitetura de desenvolvimento do STDO Com todos estes subsistemas e com a gama de dados e recursos disponibilizados em cada um deles o SDTO ter a necessidade de uma coordena o centralizada das informa es Para isso o software est sendo projetado como um aplicativo cliente servidor de m ltiplas camadas visualiza o interface gr fica l gica de neg cios simula o interface de dados e persist ncia de dados banco de dados 71 A Figura 5 2 mostra a arquitetura b sica do simulador e a Figura 5 3 mostra a comunica o entre as camadas e os softwares utilizados no desenvolvimento de cada uma delas Figura 5 2 Vis o da Arquitetura em M ltiplas Camadas 72 Arquiteto amp Desenvolvedor Arquiteto Business Logic amp DBA Software Visual Studio Ultimate SQL Server 2008 R2 Desenvolvedor Motor de simula o Software Visual Studio Professional Intel FORTRAN SQL Server 2008 R2 Desenvolvedor Interface Gr fica Software Visual Studio Professional Expression Studio Blend SQL Server 2008 R2 Gerente de Projeto amp Desenvolvedor Motor de simulacap Business Logic Software Visual Studio Professional Intel Parallel Studio XE Intel Cluster Studio SQL Server 2008 RZ SERVIDOR
14. Foi verificado que a resposta do simulador se aproxima muito dos programas usuais n o introduzindo erros significativos para um ambiente de treinamento A Figura 3 6 e a Figura 3 7 mostram as varia es angulares da m quina e a varia o de frequ ncia Af respectivamente observadas no simulador e em um programa usual para uma falta trif sica 3 em uma linha de 275 kV 35 Angle obtained with developed program 50 00 7 Angle obtained with detailed program 40 00 30 00 20 00 10 00 7 5 0 10 0sec 10 00 DEG Figura 3 6 Varia o Angular dos Geradores 0 005 Af obtaloed vith developed progras Af obtained with detailed progras 0 0 5 0 10 0 15 0 20 0 sec Figura 3 7 Desvio de frequ ncia KYUWA et al 1994 relata ainda que com o uso de processamento paralelo o OTS foi capaz de simular 2 segundos em condi es normais um SEP com 60 geradores 163 cargas e 387 barras em 1 095 s em tempo real e o mesmo SEP sobre uma falta 24 em 1 501 s Informa es mais detalhadas n o s o fornecidas o autor apenas relata que foi utilizado o computador TOSBAC G8090 devido sua arquitetura de multiprocessamento o qual suportava at quatro n cleos em paralelo Este simulador encontra se em opera o na HEPCO desde julho de 1990 auxiliando na prepara o e no desenvolvimento de novos operadores Al m disso aumenta a efici ncia de toda a equipe durante procedimentos de resta
15. I adky 500 kV De ISSA ARS 500 kV 220 kV KV ret WIG vans KV A Sou a ci I i ae H fem o e uf A N p A ba ao Ui ated E ae Dried Priel Pri he SS eS WY l IVA AR A AY do NY PS Si ee I Geradora H Linha Transmiss o 500 EV Transformador k Fi L Beou ao a aes Sa aote ioie etete e if i i i a l I i es Linhas Transmissaof l l a eee ti h Pee REDE BASICA OO No JE i ES Linha Subterr nea Nes sibesta o Distribui o Subesta o Tens o l Cliente 1 10 kV 69 kV 69 kV 220 kV Urbano Op E r EE gt EPE y y anavi TIA oa 4 46 TO har di LUNS Linna sul Transmissad 69 KY vai Vo jim m HH eee 7 a mi GRE ER E ERR Linha Distribui o 10 kV Transformador T es i tH A reo LY 2222 ae li fj i TEGE DRINI da l Resid ncial 2 8 a li Para outra l E ay 4 eta HE B o il Subesta o Alta Tens o l t Transformador Subterr neo Cliente Resid ncial Distribui o li bae cian hee ces aS mu Cue aus ee TOON cc Ah CASTRO Ds ae Sis ad ads TT a a Figura 1 1 Configura o de um Sistema El trico de Pot ncia CASTRO 2006 p 427 1 1 2 Estrutura do SEP Na Figura 1 1 podem se distinguir claramente os tr s principais sistemas que comp em um SEP os sistemas de gera o transmiss o e de distribui o Adicionalmente a estes tr s sistemas pode se mencionar como fator fundamental para uma opera o satisfat ria de um SEP o sistem
16. November VAN CUTSEM T HASSE G MOORS C et al 2004 A new training simulator for improved voltage control of the Hydro Qu bec system IEEE Power systems conference and exposition 2004 New York NY USA October VOLSKIS H A R ESTEVES A C FERNANDES J L M et al 2005 Experi ncia do ONS em simuladores de treinamento no centro nacional CNOS e no centro regional sul COSR S XVIII SNPTEE Curitiba PR Outubro WANG N CHEUNG R WU G et al 1994 Simulation of the New York Power Pool for dispatcher training IEEE Transactions on Power Systems v 9 November pp 2063 2072 WARD J B HALE H W 1956 Digital computer solution of fower flow problems IEEE Transactions on power apparatus and systems v 75 n ISSN 0018 9510 January pp 398 404 WOOFFORD D A GOLE A M MENZIES R W 1983 Digital simulation of DC links and AC machienes IEEE Transactions on power apparatus and systems v PAS 102 n ISSN 0018 9510 June pp 1616 1623 101 ZHELONG P HONGBIN S WENCHUAN W et al 2002 A new approach to customize secondary device models in a dispatcher training simulator DTS International conference on power system technology Proceedings Kunming China October 102 AP NDICE MOTOR DIN MICO DE SIMULA O ORGANON JARDIM 2011 8 1 INTRODU O Historicamente as ferramentas de simula o din mica de sistemas el tricos de pot ncia t
17. englobando toda a rede b sica da regi o Sul do Brasil e parte da regi o Sudeste Composto basicamente do mesmo conjunto de aplica es de um EMS o DTS se distingue basicamente no momento de gera o das informa es do sistema simulado Para isso ele conta com a execu o de um fluxo de pot ncia continuado associado a uma simula o din mica simplificada implementada basicamente pela varia o de frequ ncia do sistema frente diferen a de carga e gera o O DTS conta com um sistema de eventos que pode ser classificado em eventos determin sticos condicionais e probabil sticos Os eventos determin sticos s o aqueles com data e hora pr agendadas pelo instrutor ou instantaneamente aplicado pelos treinandos Os condicionais s o os eventos que ocorrem mediante 30 acontecimentos anteriores na rede ou seja s o eventos dependentes e somente ir o acontecer se uma determinada condi o sist mica for satisfeita Os probabil sticos s o eventos que dependem da taxa estat stica de acontecimento pr programada pelo treinador para ocorrer durante a simula o Estas duas ltimas possibilidades de ocorr ncia de um evento durante um exerc cio enriquecem ainda mais o aprendizado pois torna mais rica uma se o de treinamento em que eventos inesperados podem acontecer como no tempo real As fun es b sicas de prote o tamb m foram incorporadas ao simulador como sobrecorrente sub e sobrefrequ ncia su
18. es de Imperatriz no Maranh o e Samambaia no Distrito Federal ELETROBRAS 2012 Quase dez anos mais tarde em novembro de 1982 foi criado o Grupo de Coordena o do Planejamento dos Sistemas El tricos GCPS a fim de realizar previs es do mercado el trico nacional e elaborar programas de obras de gera o e transmiss o para suprir a demanda GOMES et all Ambos os grupos eram coordenados pela ELETROBAS Neste momento a opera o dos sistemas Norte e Sul ocorria de forma independente e era de responsabilidade de cada GCOI e dos operadores das empresas concession rias a manuten o dos seus SEP Em meados da d cada de 90 uma profunda reestrutura o do setor el trico foi iniciada Em dezembro de 1996 foi institu da a Ag ncia Nacional de Energia El trica ANEEL que viria a substituir a Departamento Nacional de guas e Energia DNAEE Em 1998 era a vez do GCOI dar lugar ao atual Operador Nacional do Sistema El trico ONS que passaria a ter a fun o de coordenar e operar as instala es de transmiss o da rede b sica e de gera o acima de 50 MW de todo o pa s a fim de otimizar os recursos naturais garantindo a confiabilidade e continuidade do fornecimento Ap s vagar pela Eletrobr s e MME em 2004 foi criada a Empresa de Pesquisas Energ ticas EPE que assumiu ent o as fun es do extinto GCPS Hoje o ONS disp e de cinco centros operacionais respons veis pelas regi es Sul Florian polis SC Sudeste Rio de
19. o ineg vel que a manuten o do fornecimento de energia el trica no mundo atual de suma import ncia Dependemos largamente da continuidade e qualidade de energia em nossas atividades rotineiras Contudo a correta opera o de um SEP de propor es continentais como o caso do Brasil n o f cil al m de ser extremamente delicada a correta coordena o de todos os elementos envolvidos No caso do Brasil outro fato agravante que ap s a abertura do setor ao capital privado os equipamentos do SEP passaram a ser estressados ao m ximo pois novos investimentos acarretariam agora em diminui o dos lucros O sistema el trico passou ent o a operar em seu limite n o dando folga para qualquer erro ou incidente que viesse a acontecer Por esses motivos os operadores passaram a desempenhar um papel ainda mais importante neste cen rio Suas responsabilidades aumentaram e com isso a carga emocional envolvida durante o reestabelecimento de uma ocorr ncia passou a ser um fator t o importante quanto seu treinamento t cnico Creio que uma das vari veis principais envolvidas nessa carga emocional se deve velocidade com que eventuais desligamentos ou ocorr ncias devam ser sanados Vale lembrar que o tempo de indisponibilidade de qualquer equipamento da rede b sica do sistema brasileiro penalizado podendo incorrer em multas s concession rias Assim acredito que para o bom desempenho das fun es inerente
20. o TESTE EQUIP 2 TELEP EM TESTE EQUIP TELEP ALARME GERAL EQUIP TELEP ALARME N O URGENTE EQUIP TELEP ALARME RECEP O EQUIP TELEP FALTA TENS O RETIFICADOR TENSAO VCC ANORMAL CASA DE COMANDO DEFEITO SPLIT TELEPROTE O FALHA N O URGENTE ORDEM DE RELIGAMENTO AUTOMATICO CHAVE EM N O REMOTO Equipamento de teleprote o PA foi colocado na posi o TESTE Ocorreu um alarme de car ter geral pela teleprote o Ocorreu um alarme de car ter n o urgente pela teleprote o Ocorreu um alarme n o recebido pela teleprote o Ocorreu um alarme de falta de tens o atrav s teleprote o Houve sobretens o ou subtens o CC CA no retificador Central ar condicionado com defeito Houve anomalia teleprote o n o cr tica Enviada uma ordem de religamento autom tico para o disjuntor Chave seletora de comando da chave seccionadora est posicionada em DESLIGADO LOCAL ou com algum defeito Sinaliza o da atua o Sinaliza o da atua o Sinaliza o da atua o Sinaliza o da atua o Sinaliza o da atua o Teleprote o fora de servi o Sinaliza o da atua o e Retificador com anomalia Sinaliza o da atua o Defici ncia climatiza o na sala de controle Sinaliza o da atua o Sinaliza o da atua o Houve religamento autom tico do disjunt
21. possuir 5 4 Montagem do Caso Base Para dar in cio a uma se o de treinamento pr requisito do SDTO o fornecimento para sua base de dados de um caso base Este caso ser respons vel por fornecer as vari veis de estado das equa es matem ticas que descrevem o comportamento de um SEP conforme descrito no AP NDICE 1 De forma pr tica este caso ser criado atrav s do acoplamento entre a rede importada do sistema ONS modelo ANAREDE CEPEL e do modelo interno das subesta es da empresa chave disjuntor A estrat gia adotada nesta parte do desenvolvimento no que se refere a modelagem e interliga o das redes foi a seguinte i Tomar como base o n mero da barra nb do caso ONS que representa a subesta o da empresa ex nb 235 SE Serra da Mesa 500 kV e modelar o sistema interno chave disjuntor com o prefixo do nb precedido por um ponto e mais dois caracteres at o limite de 99 ex 235 32 que 89 representa o n de conex o de um ramo da SE Este prefixo estar sempre atrelado ao n vel de tens o da barra original do caso ONS No caso de ocorrer mudan a do n vel de tens o na SE atrav s de um transformador o prefixo representativo deste novo grupo de n s ser o nb do caso ONS para este n vel de tens o ex nb 230 SE Serra da Mesa 230 kV li Ap s a modelagem das SE s da empresa pelos crit rios de chave disjuntor a interliga o com o caso ONS se dar em um aplicativo acoplado ao serv
22. 12 Compensador programado para operar remotamente n veis 2 ou 8 13 Rampa de ajuste do tamanho do degrau de varia o de tens o A Figura 5 11 mostra a tela de uma subesta o onde est o habilitadas somente as fun es de opera o para os equipamentos de uma LT Os detalhes e fun es desses equipamentos s o descritos posteriormente 82 LT ASSES 5 o cs LT AXE a pete e nm mor om 3 i Aurea ii a E Lu 4 Ernon l Ret CT TUR OL te A De TDS T TUA am a aoee Li a e es q Figura 5 11 Tela de Opera o de LT Informa es de prote o e controle do reator Informa es de prote o e controle da LT Atalho para o outro terminal da LT Atalho para janela de controle Atalho para janela de prote o Sinaliza o da prote o diferencial de barras acionada Disjuntor aberto O NO A KRW NH ZB Atalho para prioridades 2 e 3 com falha persistente Teclas de atalho para PSD e MIAR 10 Religamento autom tico do disjuntor habilitado 11 Opera o remota pelos n veis 2 e 8 12 Indicador de exist ncia de cart o informativo 13 Janela para editar notas no cart o de seguran a 14 Fundo azul para equipamentos pertencentes a outro agente 15 Janela para coloca o de cart es de seguran a 16 Indica o de tens o no barramento 17 Barramento energizado 83 1 A Figura 5 12 mostra outra SE com suas fun es
23. Energia El trica PSS Product Suite da SIEMENS STO Sistema de Treinamento de Operador IHM Interface Homem M quina STS Sistema de Treinamento e Simula es ASTRO Ambiente Simulado para Treinamento de Operadores LT Linha de Transmiss o RV Regulador de Velocidade RT Regulador de Tens o ABB Asea Brown Boveri OTS Operator Training Simulator EPRI Electric Power Research Institute CNOS Centro Nacional de Opera o do Sistema COSR S Centro de Opera o Regional SUL XV DTS Dispached Training Simulation AVA Ambiente Virtual de Aprendizagem SAR Sistema de An lise de Redes CTRR O Centro de Opera o Regional Rio COS Centro de Opera o do Sistema HEPCO Hokuriku Electric Power Co CDC Central Dispatching Center RCCs Regional Control Centers PSS Power System Stabilizer NYPP New York Power Pool GUI Graphical User Interface API Interface de Aplica o do Programa CE Compensador Est tico de Reativo SDTO Simulador Din mico de Treinamento de Operador SEE Sistema El trico de Energia TCSC Transient Analysis of Control Systems DCG Development Coordination Group TRANSTA Transient Stability MASTA Machine Stability PSAT Power System Analysis Toolbox LIGHT Companhia de Energia El trica do Rio de Janeiro ELETRONORTE Centrais El tricas do Norte do Brasil S A CTEEP Companhia de Transmiss o de Energia El trica Paulista RGE Empresa Distribuidora de Energia El trica na Regi o Norte
24. Janeiro RJ Nordeste Recife PE e Norte Centro Oeste Bras lia DF os quais se relacionam com os diversos centros de controle das concession rias regionais e s o gerenciados pelo Centro Nacional de Opera o do Sistema CNOS tamb m pertencente ao ONS A Figura 2 1 ilustra a estrutura hier rquica atual da opera o dos sistemas de gera o e transmiss o do pa s ONS Opera o do Sistema e Agentes Opera o de Instala o Centros Pr prios do ONS Centros dos Agentes de Opera o rg os designados pelos Agentes de Opera o Figura 2 1 Hierarquia Operacional do SIN ONS 2011c 2 3 Atividades da Opera o do SIN Segundo o procedimento de rede ONS 2011c as atividades de opera o exercidas pelo ONS e pelos agentes do sistema atrav s da gest o de atividades t cnicas sobre o SIN s o as seguintes gt Coordena o da opera o Supervis o da opera o Controle da opera o Comando da opera o Y VV WV Execu o da opera o A opera o do sistema consiste na programa o normatiza o coordena o supervis o controle an lise e estat stica da opera o integrada do SIN com a finalidade de garantir seu funcionamento de forma otimizada confi vel segura e com qualidade De forma complementar a opera o do sistema utiliza sistemas espec ficos instalados nos Centros do ONS Estes sistemas s o o Controle Autom tico de Gera o CAG Cont
25. Na lista de alarmes apresentados a descri o deste alarme fica vermelha e juntamente com sua atua o emitido um alarme sonoro Neste caso a a o do operador deve ser imediata pois j houve atua o de algum equipamento ou est prestes a ocorrer gt Prioridade 2 Neste n vel o descritivo do alarme fica azul e juntamente com sua atua o emitido um alarme sonoro diferente do primeiro Neste caso o operador deve informar imediatamente a manuten o sobre o ocorrido para 12 que provid ncias sejam tomadas evitando a evolu o desta ocorr ncia para uma de prioridade 1 gt Prioridade 3 A descri o deste alarme aparece em preto sem alarme sonoro neste caso a informa o pode ser passada manuten o posteriormente pois n o h riscos iminentes de falhas A visualiza o destes alarmes pode ser filtrada conforme sua prioridade mas no caso de se desejar visualizar o alarme de prioridade 2 ou 3 os alarmes de n veis mais altos s o mostrados na tela Exemplo no caso do filtro ser feito pela prioridade 2 tanto os alarmes atuados desta prioridade quanto os de prioridade 1 s o mostrados na tela Por todos esses procedimentos operativos necess rio que o operador seja bem treinado e conhe a bem n o s o sistema el trico de sua responsabilidade como tamb m as funcionalidades e especifica es do sistema de controle e supervis o de sua esta o Seu treinamento deve ser feito de forma cuidadosa e abr
26. Nesta fase eles s o respons veis por a Preparar as instala es para o recebimento de tens o ou envio de tens o efetuando manobras de acordo com as instru es espec ficas 41 b Supervisionar comandar e executar as a es de recomposi o fluente de suas instala es na rede de opera o bem como as a es de restabelecimento das cargas na rea sob sua responsabilidade conforme instru es de opera o do ONS c Supervisionar comandar e executar na fase coordenada as a es de recomposi o determinadas pelo ONS d Somente fazer uso de tens o que atenda s condi es de energiza o e que seja proveniente dos circuitos estabelecidos nos sentidos e sequ ncia de energiza o determinados nas instru es de opera o de suas instala es com exce o dos casos acordados em tempo real pelos agentes da opera o envolvidos e autorizados pelo centro de opera o do ONS durante a fase coordenada de recomposi o e Restabelecer a carga priorit ria conforme definido pelo agente em cada fase de recomposi o at o limite preestabelecido nas instru es de opera o de suas instala es ou pelos centros de opera o do ONS tf Fazer contato com o centro de opera o do ONS com o qual se relacionam quando detectar alguma anormalidade no processo de recomposi o fluente inform lo do t rmino da anormalidade e aguardar as a es de recomposi o para a fase coordenada e ou libera
27. SPU LT SPU CMD Q Rrsmso q 05EIQ 0se2 0511 230 0571 500 05E1 OSE1 0571 230 0511 500 LT BJDBJS1 sprez o2 ne ED GD SM SD RDE LT BJDBJS2 SPU CHESF 0572 230 0572 500 CMD ai 1 2i BJS A al dl JUM spu cme GRO BD ae LT BJDBJS1 LT BUDBUS2 LTBJDBJS1 BJD BT LT BUDBJS2 SPU BT nee a Figura 5 5 Tela Geral de Opera o do SDTO Os atalhos caixas cinzas na Figura 5 5 permitem ao treinando navegar por todas as telas e operar os equipamentos linhas de transmiss o e subesta es do sistema contido no SDTO Ao acessar um desses atalhos o treinando direcionado outra tela espec fica ou mais detalhada do ponto que deseja obter informa es ou efetivamente proceder a uma opera o Outro ponto interessante nesta tela diz respeito sinaliza o dos alarmes Sobre as barras que representam cada uma das subesta es est o contidos tr s bot es representando os n veis de prioridade dos alarmes daquela subesta o Sendo assim ao se verificar a atua o de um alarme poss vel identificar instantaneamente em qual SE este ocorreu e qual o seu n vel de prioridade tornando poss vel que o treinando dispense a correta aten o ocorr ncia J nas telas das subesta es foram criadas trilhas que impedem que o treinando abra alguma tela indesejada naquele momento ou seja a partir de uma determinada SE o treinando s poder acessar os equipamentos do bay de entrada da LT que tenha sido acess
28. Sincronismo de abertura habilitado disjuntor abre com defasagem de 120 entre fases Janela informativa das condi es operativas das prote es da LT Indica o de atua o da prote o TDD atuando nos dois disjuntores 10 Indica o de falha de comunica o dos rel s de prote o 50BF e 68 85 A Figura 5 14 mostra a mesma subesta o quando em falha de comunica o Neste caso as UAC s respons veis por promover a troca de informa o entre o sistema supervis rio e os equipamentos foram afetadas impedindo qualquer tipo de opera o ou identifica o de suas medi es No SDTO este tipo de evento somente ser visualizado se o treinador pr programar esta conting ncia SUBESTA O DE ASSIS LT ASSIS SUMAR ia Taquaru u BO a A 4529 24 ite Figura 5 14 Tela de opera o da SE em falha de comunica o Quando se perde informa o para uma subesta o equipamento ou LT significa que o treinando ficar impossibilitado de operar naquele momento aquela instala o Se um equipamento desligar nesse instante a falha n o ser percebida pela sala de controle por m as prote es continuam operando O atendimento das subesta es quando em falha de comunica o ocorrer localmente pelo n vel 2 conforme mostrado na Figura 5 14 Em uma se o de treinamento o atendimento ser dado pelo treinador que far a vez de todo e qualquer ambiente externo que um operador necessite manter contat
29. abertura do setor el trico em que o tempo de indisponibilidade dos equipamentos da rede parcela vari vel passou a ser institu da e taxada Por ter tido esta inicia o tardia e levando em conta que j nesta poca a quantidade de ferramentas de an lises de conting ncias e din micas j haviam se consolidado no mercado observamos que grande parte dos STO que hoje se encontra no pais foram embasados em ferramentas como estas 3 3 2 Estado da arte dos STO Este item buscar trazer um panorama sobre os STO em utiliza o no mercado e suas principais caracter sticas e funcionalidades importantes a ao desenvolvimento de um bom treinamento para os operadores Primeiramente duas caracter sticas fundamentais de simuladores de treinamento foram definidas por PEREIRA 2005 pelas quais podemos enquadrar de forma macro todos os simuladores existentes bem como ser um primeiro e importante ponto na especifica o de um novo simulador Ele separa os STO em duas grandes categorias os online e os stand alone O primeiro refere se a simuladores que t m sua plataforma completamente integrada ao EMS da sala de controle com IHM id nticos e 25 total comunica o com o banco de dados do EMS Se por um lado isso facilita a cria o de cen rios com a importa o de toda a topologia das subesta es e acelera o treinamento por ter IHM de dom nio dos operadores por outro dificulta seu desenvolvimento quando realizado em momentos e princi
30. algumas fun es de prote es no programa de simula o din mico pode ser muito custosa e dif cil de ser implementada por exemplo prote es de dist ncia das linhas por m outras s o mais simples como as prote es de sobre e sub tens o e de sobrecorrente Outras prote es secund rias ainda podem seguir uma condi o de atua o como por exemplo a de sobreaquecimento do leo do transformador que pode ser acionado ap s algum tempo que uma sobrecorrente estiver passando sobre ele Entendemos que essas principais fun es devam estar presentes no SDTO de maneira intr nseca atuando quando as condi es operacionais do exerc cio forem favor veis Outras no entanto podem ficar a crit rio do instrutor do treinamento onde ele decidir por experi ncia o ganho que a simula o da atua o de algum rel trar para o exerc cio Ao receber as informa es de estado do sistema eventos gerados e alarmes do motor de simula o o servidor processar tais dados e carregar as tabelas de alarmes eventos e estado da rede Tais informa es estar o dispon veis para serem mostradas em interfaces gr ficas a partir de onde o treinando poder tomar conhecimento das ocorr ncias e consequentemente aplicar as a es corretivas que julgue necess rias 4 8 Motor Din mico de Simula o O motor de c lculo do SDTO ser o respons vel por todo o processo de c lculos num ricos e converg ncia da simula o Ele ter a f
31. and management APSCOM 97 USA November FLETCHER D L COLEMAN JR J G 1998 The dispatcher training simulator at PECO Energy Company IEEE Transactions on Power Systems v 13 August pp 1150 1155 GEAR C W 1971 Numerical Initial Value Problems in Ordinary Differential Equations New Jersey Prentice Hall Englewood Cliffs GOMES A C S ABARCA C D G FARIA E A S T et al O SETOR EL TRICO Disponivel em lt http www bndes gov br SiteBNDES export sites default ondes pt Galerias Arquivos conhecimento livro setorial setorial1 4 pdf gt Acesso em 26 agosto 2012 HAMBLIN A C 1978 Avalia o e controle de treinamento S o Paulo McGraw Hill HARLEY R G MAKRAM E B DURAN E G 1988 The effects of unbalanced networks and unbalanced foulis on induction motor transient stability IEEE Transactions on energy conversion v 3 n ISSN 0885 8969 June pp 398 403 HARLEY R G MAKRAN E B DURAN E G 1987 The effects of unbalanced network on synchronous and asynchronous machine transient stability Electric power system reserch journal v 13 October pp 119 127 HYDRO QUEBEC 2010 SinPowerSystems 5 User s Guide Hydro Qu bec Trans nergie Technologies USA ISASI R A G TORINO C V SILVA F M et al 2007 Treinamento sobre sistema digital de supervis o e controle para operadores utilizando a ferramenta de simulador IX EDAO Rio Quente GO Mar
32. animada 80 10 Linha superior na cor verde indica que a LT est energizada pelo terminal GNN Linha inferior na cor verde indica que a LT est energizada pelo terminal MRD Destaco aqui que apesar da ilustra o das linhas de transmiss o serem realizadas por duas linhas paralelas isto n o indica um circuito duplo Como descrito anteriormente foi uma maneira encontrada para indicar que a LT est fechada aberia aterrada ou sem comunica o por um determinado terminal Se compreendido corretamente este m todo facilita a identifica o imediata de uma ocorr ncia 11 Duas linhas na cor vermelha indicam que a LT est aberta nos dois terminais 12 Linha inferior na cor marrom indica que a LT BJD ICA est aterrada pela chave de aterramento na SE ICA Observe que a LT ICA SPU aparece em marrom na linha superior indicando que esta est aterrada pela mesma SE 13 Linha inferior da LT SM SD e superior da LT SD RDE na cor branca indica falta de comunica o na SE SD Nesta situa o todas as medi es e informa es da SE bem como as possibilidades de manobras n o podem ser utilizadas Igualmente opera o em modo local esta ocorr ncia inserida no simulador atrav s de um evento 14 Bloqueio impeditivo acionado nenhuma a o pode ser tomada antes da inspe o da equipe de campo no local e posterior libera o da opera o pele treinador Quando um equipamento pisca em vermelho sem o
33. carregamento do caso base da rede el trica o SDTO dever possibilitar ao treinador a inclus o de eventos determin sticos que ser o aplicados durante uma sess o de treinamento O treinador dever para isso lan ar m o de sua experi ncia de forma a incluir eventos rede que melhor reflitam o tipo de conting ncia a que deseja que os operadores sejam capacitados a resolver Esses eventos como por exemplo aplica o de curto circuito desligamento de uma LT chaveamento de um banco de capacitores ou compensadores est ticos de reativo modifica o de gera o etc dever o ent o ser programados previamente ao in cio do exerc cio com instantes de tempo espec ficos para a sua ocorr ncia Outra caracter stica interessante a ser disponibilizada no SDTO a possibilidade de cria o de eventos condicionais e probabil sticos como explicado em SALLES NETO ANDRADE 2001 al m dos determin sticos j citados Os condicionais s o eventos dependentes de acontecimentos anteriores na rede eles somente ocorrer o se as condi es previas no decorrer do exerc cio forem satisfeitas Os probabil sticos s o eventos que ocorrer o aleatoriamente durante a simula o dependendo da taxa de 62 acontecimento pr programada pelo treinador Em geral os eventos probabil sticos dever o ser ocorr ncias pouco danosas ao sistema el trico como pequenas varia es de tens o ou gera o Essas caracter sticas permitir o que um exerc
34. certifica o de operadores de sistema far o com que simulador de treinamento de operador seja um requisito cada vez mais desej vel para um programa de treinamento s lido e eficaz Os avan os nas tecnologias empregadas em um DTS ainda t m um longo caminho at que seja poss vel uma representa o completa e fiel do sistema el trico e das ferramentas e fun es que hoje s o empregadas em um centro de controle N o obstante ineg vel que o que se prop e vem trazer um grande salto para treinamentos realizados at ent o com papel e l pis e eventualmente com alguns tipos de softwares est ticos Melhorias ainda poderiam ser realizadas na cria o do SDTO das quais entende se que a principal seria a inclus o ou integra o do configurador de rede do EMS possibilitando a importa o da configura o das subesta es contempladas na rede da empresa usu ria 93 N o se tem a pretens o de esgotar todas as possibilidades que um simulador possa trazer que por vezes s o bastante espec ficas de cada centro de controle mas incentivar outros trabalhos de pesquisa e desenvolvimento em uma melhoria continua de ferramentas como esta Contudo espera se que o que aqui foi proposto e discorrido venha a englobar um nicho essencial para a forma o de um operador e possa vir a difundir um conceito de treinamento de operadores ainda muito t mido no Brasil Espera se que um futuro produto desta especifica o funcional e prin
35. cio nunca tenha as mesmas particularidades de outro j executado ampliando as possibilidades e garantindo que novos aprendizados sejam sempre obtidos 4 6 Banco de Dados O banco de dados ser respons vel por prover a persist ncia dos dados do simulador e armazenar os seguintes dados gt Configura es da rede el trica contendo os dados de rede dados dos modelos din micos prote es e alarmes gt Cen rios de opera o que incluem despacho de gera o cargas estado dos equipamentos do sistema etc gt Cen rios de simula o combina o de configura o da rede el trica cen rio de opera o eventos programados par metros de simula o etc gt Resultados da simula o O armazenamento dos resultados de uma simula o consistir no armazenamento das condi es iniciais do sistema da lista de modelos e da lista de eventos ocorridos tanto dos pr programados quanto dos imputados pelo treinando Assim os resultados da simula o poder o ser facilmente reproduzidos a partir de uma nova simula o minimizando o espa o de armazenamento O armazenamento das se es de treinamento muito importante por possibilitar o acompanhamento da evolu o do treinando bem como a realiza o de uma an lise das dificuldades encontradas no treinamento Ainda poss vel para o treinador avaliar e melhorar os exerc cios criados e utiliz los como exemplo a outros operadores como forma de aprendi
36. da LT 500 kV BJD HICA 76 Figura Sea Unitilar Geral exscccacecos a a A 79 Figura 5 9 Tela para opera o do disjuntor do Reator rren 80 Figura 5 10 Tela do Compensador Est tico da SE BJD eenen 82 Figura 5 11 Tela de Opera o de LT cee ccceccccseseeccaeeeeeseeeeeeeeeceeeseeeessegeeeeseeeesaaaess 83 Figura 5 12 Tela de Opera o de LT com Controle i esen 84 Figura 5 13 Tela de Opera o de LT em Prote o rem 85 Figura 5 14 Tela de opera o da SE em falha de comunica o ccsseeeeeeeeeees 86 XI Figura 5 15 Tela de alarmes e eventos eee eeeeeereereeereeeanrenano 8 Figura 5 16 Tela de visualiza o das curvas de medi o das grandezas anal gicas ER RISE If NENE USD SRS ARS ADD RO ERES RI MEIA NENE eet ote RR ER EM RR ANA RE o 89 Figura 5 17 Tens o SE 500kV Bom Jesus da Lapa II na perda do CE 91 Figura 5 18 Tens o SE 500kV Serra da Mesa 2 durante falta 1D 92 Figura 8 1 Velocidade Angular x Tempo S errar 114 Figura 8 2 ngulo dos Rotores x Tempo 8 114 Figura 8 3 Passo de Integra o X Tempo S errar 114 Figura 8 4 ngulo dos Rotores x Tempo S c ccsesesessessessessceetessessensaesaseneeneanees 115 Figura 8 5 Passo de Integra o x Tempo s
37. desenvolveu baseado no EMTP WOOFFORD et al 1983 o software EMTDC Electromagnetics including DC que conta com uma interface 21 gr fica denominada PSCAD Power Systems Computer Aided Design MANITOBA INC 2005 Atualmente uma importante ferramenta no desenvolvimento e estudo dos diferentes componentes dinamicos de um SEP 3 2 2 Simuladores para an lises de transit rios eletromecanicos Para o estudo e simula es dos fen menos eletromec nicos podemos encontrar um n mero maior de softwares de simula o no mercado Alguns destes ainda contam com uma integra o para simula o de fen menos eletromagn ticos Como o objetivo de representar e estudar redes el tricas com HVDC a ABB Power Systems desenvolveu o software denominado SIMPOW Simulation of Power Systems na d cada de 70 FANKHAUSER et al 1990 Este conta com dois modos de simula o o TRANSTA TRANsient STAbility e o MASTA MAchine STAbility O primeiro representa a rede el trica de forma fasorial trif sica e o segundo atrav s de valores instant neos onde esses modos podem ser comutados em qualquer momento PERSON et al 1999 Desenvolvido pela Siemens na d cada de 90 o NETOMAC Network Torsion Machine Control tamb m conta com a possibilidade de simula o fasorial trif sica Stability e monof sica equivalente modo Instantaneous Value LEI 1998 Este produto atualmente integra o PSS Product Suite da SIEMENS Outro
38. dispon veis e com a tela de medi es das grandezas el tricas selecionada Figura 5 12 Tela de Opera o de LT com Controle 1 Disjuntor fechado pertencente ao outro agente simples visualiza o 2 Disjuntor fechado compartilhado pertencente ao outro agente operado somente com previa autoriza o 3 Disjuntor fechado pertencente a empresa por m impedido de operar por esta tela Como falamos anteriormente este bay somente se torna dispon vel quando acessado pelo outro atalho desta SE na tela de supervis o 4 Bloqueio de fechamento de disjuntor em funcionamento normal 5 Atalho para janela que habilita desabilita o religamento autom tico do disjuntor da LT 6 Janela de informa es de prote o e medi o da LT 7 Janela de medi o aberia 8 Indica o de tens o e angulo para normalizar a linha 84 A Figura 5 13 mostra outra SE com a sele o de sua tela de prote o onde podem ser vistos todas as fun es e seus status SUBESTA O DE ASSIS q KRW oa 8 9 Figura 5 13 Tela de Opera o de LT em Prote o Subesta o operando em local Alarme ativo reconhecido mas n o resolvido na prioridade 2 Alarme acionado na prioridade 3 Reator RE4 desligado pelo seu disjuntor linha em vermelho Religamento autom tico habilitado para todos os disjuntores fun o 79 verde MIAR habilitada reator desliga com 470 kV ap s 1 4 seg e liga com zero ap s 15 seg
39. dissemina o dos computadores pessoais o uso de software de simula o passou a ser utilizado de forma intensiva nessas an lises Neste contexto foram criados simuladores digitais para diferentes reas de estudo onde podemos agrup los em softwares para an lises energ ticas an lises el tricas an lises de hidrologia e an lises de previs o de demanda Os softwares para an lise dos fen menos el tricos resolvem os modelos matem ticos que simulam o comportamento dos diversos elementos que comp em um SEP ante a ocorr ncia de diferentes perturba es Ainda dentro desta classe de programas eles s o em geral divididos e matematicamente formulados para dois diferentes tipos de an lise e estudo a saber regime permanente e regime transit rio As an lises em regime permanente buscam t o somente conhecer os estados finais da rede ap s uma altera o planejada ou n o em suas condi es iniciais J o regime transit rio informa para uma an lise mais detalhada quais foram os caminhos percorridos pelo sistema el trico at sua completa acomoda o ou estabiliza o Vale ressaltar que ap s qualquer perturba o imposta ao sistema ele pode simplesmente n o acomodar ou at estabilizar em novas condi es n o satisfat rias O uso de um ou outro tipo de programa imputado atrav s do tipo de perturba o na rede que se deseje analisar A Figura 3 1 mostra uma variedade de ocorr ncias que podem afetar um SEP delim
40. fluxo de pot ncia a cada altera o na topologia Grava o dos casos Integrado ao EMS possibilitando a repeti o de eventos ocorridos no sistema Permite alterar a topologia da rede e realiza o c lculo de fluxo de pot ncia apresentando os resultados na tela IHM e alarmes do sistema supervis rio id nticos ao centro de controle Mesma rede interna modelada Representa o das fun es de prote o e dos reguladores das m quinas Cria o de lista de eventos Execu o de c lculo de fluxo de pot ncia Topologia inicial da rede para o treinamento obtida atrav s do estimador de estado e do configurador de rede do tempo real Modelagem de todos os equipamentos da subesta o Possui mesma IHM do tempo real Execu o de c lculo de fluxo de pot ncia Varia o din mica da carga ao longo do exerc cio Inteiramente integrado ao EMS executa o c lculo de fluxo de pot ncia e possibilita a representa o de diversos equipamentos do SEP Permite criar exerc cio a partir de um snapshot do estimador de estados do EMS bem como carregar uma lista de eventos a serem executadas Permite ainda que uma se o de treinamento possa ser ministrado em diferentes centros de controle simultaneamente 39 Sem matem tica influ ncias sobre qualquer tomada Sem simula o sist mica N o proporciona conhecimento na din mica da rede simula o das sist micas a o IHM distinta da sala de opera o e n o i
41. funcional do simulador que proponho neste trabalho com as particularidades e min cias inerentes ao projeto No quinto mostrado o processo de cria o do simulador com a constru o das telas e integra o entre o sistema el trico local com a rede b sica do SEP brasileiro E finalmente o sexto onde s o apresentadas as conclus es e expectativas para a cria o e implanta o do simulador Adicionalmente o AP NDICE descreve o programa de simula o de rede que ser utilizado para realizar os c lculos matem ticos da rede nas simula es de treinamento 2 PROCEDIMENTOS OPERACIONAIS DO SIN 2 1 Introdu o O padr o de qualidade de um SEP alcan ado com um adequado planejamento e opera o do sistema O planejamento do SEP brasileiro dividido em fun o do horizonte a ser considerado e tem como principal objetivo determinar as adi es modifica es e manobras de elementos no sistema a fim de garantir que uma demanda futura seja adequadamente atendida A opera o do SEP efetuada em tempo real seguindo as diretrizes obtidas pelo planejamento da opera o quando h ocorr ncia de condi es similares carregamento perturba o etc s previamente consideradas ou seguindo o bom senso do operador quando h ocorr ncia de condi es completamente diferentes as previamente consideradas no planejamento da opera o Para que todas essas fun es sejam exercidas de forma mais coordenada
42. lista de eventos que devem ocorrer durante um exerc cio Note que permitido que um evento seja ativado a qualquer momento da simula o tornando o DTS uma simula o dos acontecimentos em um ambiente de tempo real Como ferramenta para estudos de engenharia o DTS se mostrou til quando se necessita realizar um estudo de fluxo de pot ncia em que as caracter sticas reais do SEP sejam primordiais para um determinado estudo Um exemplo dado por FLETCHER COLEMAN JR 1998 foi durante a avalia o dos m todos de controle de tens o com a troca de taps de transformadores e com o chaveamento de bancos de capacitores Para isso eles tomaram quatro condi es de carga e topologia distintas do SEP real para realizarem o estudo Outra funcionalidade para a qual o DTS tem sido utilizado para investiga o de ocorr ncias indesejadas Ele tem proporcionado PECO uma grande dose de compreens o das raz es pelas quais certos eventos indesej veis t m acontecido possibilitando que a es corretivas possam ser tomadas Este levantamento e an lise das literaturas encontradas que decorrem sobre simuladores de treinamento possibilitaram a aquisi o de uma boa base de conhecimento para que se procedesse especifica o funcional do simulador SDTO proposto neste trabalho Observei que muitas empresas do setor de energia el trica possuem simuladores que de alguma forma facilitam o treinamento de seus operadores Isso n o quer d
43. m de se acostumar com os consoles e telas de opera o seus alarmes e prote es medida que o treinando adquire mais experi ncia ele passa a operar de forma gradual o sistema real sempre sob orienta o e supervis o de um coordenador ou operador mais experiente para evitar que a es incorretas imputem danos ao SEP O m todo comportamental tamb m utilizado e a avalia o do treinando feita durante todas as etapas do treinamento e continuamente ap s o t rmino de sua forma o O comportamento do operador frente execu o de suas atividades monitorado para avaliar sua capacidade de lidar sob press o com as conting ncias enfrentadas O ambiente virtual diferentemente dos demais ainda pouco utilizado como m todo de treinamento de operadores Em grande parte isso reflexo da dificuldade de criar um sistema virtual que retrate com um m nimo de realidade as intera es e respostas do SEP de interesse durante perturba es e eventos simulados no treinamento O cap tulo 3 desta disserta o apresenta algumas empresas que utilizam o m todo simulado no desenvolvimento e forma o dos seus profissionais bem como as caracter sticas dos softwares utilizados Apesar de todos os m todos de treinamento empregados usualmente eles n o s o capazes de capacitar de forma integral o operador de um SEP Durante a parte conceitual n o imposs vel elaborar procedimentos operativos que abranjam todo e qualque
44. m sido desenvolvidas e utilizadas de acordo com a escala de tempo dos fen menos din micos de interesse As escalas de tempo t picas s o de O a 10 segundos para simula es de curta dura o short term ou transit rias de 10 segundos a alguns minutos para simula es de m dia dura o mid term de alguns minutos a dezenas de minutos para simula es de longa dura o long term Os modelos matem ticos utilizados para cada ferramenta diferem quanto ao n vel de detalhes e simplifica es Por exemplo nas simula es de curta dura o representam se modelos detalhados de reguladores de tens o e de m quina s ncrona os reguladores de velocidade muitas vezes n o s o representados Para as simula es de longa dura o em geral eliminam se os reguladores de tens o representam se as m quinas de forma simplificada e os reguladores de velocidade de forma detalhada Assume se uma s rie de simplifica es nos modelos da rede el trica e dos diversos componentes din micos As m quinas s ncronas por exemplo s o representadas de forma simplificada em geral pelo modelo cl ssico ANDERSON FOUAD 1977 Em alguns programas a rela o din mica da pot ncia acelerante com a frequ ncia modelada por uma nica equa o na qual a pot ncia acelerante o somat rio das pot ncias acelerantes de todas as m quinas do sistema e a in rcia O somat rio das constantes de in rcia de cada m quina Com isto as
45. outra condi o inicial Isto equivalente a diminuir o passo de integra o h na simula o 8 2 3 Passo e Ordem Vari veis A escolha adequada dos m todos de integra o e de solu o das equa es alg bricas possibilita a maximiza o dos passos de integra o e portanto uma maior efici ncia computacional O algoritmo portanto deve conter um mecanismo para altera o autom tica do passo de integra o Se o passo grande durante um transit rio r pido existe a possibilidade de ocorr ncia de erros e instabilidade num ricos Se o passo pequeno durante din micas lentas a computa o se torna ineficiente O controle do passo de integra o se baseia na estima o do erro de truncamento local GEAR 1971 BURD FAIRES 1989 a cada passo Mantendo se o erro de controle local dentro de uma toler ncia especificada garante se tamb m a perman ncia do erro global de 111 simula o dentro de limites aceit veis Esta outra raz o para se utilizar o passo vari vel ou seja a garantia da fidelidade da simula o Resumidamente o passo vari vel permite uma maior efici ncia computacional e garante a fidelidade da simula o O mecanismo para varia o do passo funciona da seguinte forma Ao final de cada passo verifica se se a estimativa do erro de truncamento local esta dentro da toler ncia permitida Em caso positivo aceita se o passo e determina se com base no mesmo erro se h margem para aum
46. poss vel em 1998 foi criado o ONS que tem como principal objetivo operar de forma integrada otimizada e independente a Rede B sica tipicamente tens es de transmiss o iguais e superiores a 230 kV do sistema interligado nacional 2 2 Hist rico da Opera o do Sistema El trico Brasileiro Historicamente os sistemas el tricos brasileiros eram isolados e atendiam principalmente as regi es metropolitanas Aos poucos esses sistemas foram sendo interligados formando incipientes sistemas estaduais e medida que iam crescendo tamb m ia surgindo a necessidade de uma opera o coordenada entre eles CARDOSO 2012 Entre as d cadas de 60 e 70 as empresas de gera o e transmiss o regionais se uniram e informalmente criaram o Comit Coordenador da Opera o Interligada CCOI que era respons vel pelas regi es Sul e Sudeste e o Comit Coordenador da Opera o do Nordeste CCON a fim formar um ambiente de coopera o troca de experi ncia e proposi o de melhores pr ticas para suas opera es Em 1973 foi ent o formalizada pela publica o da chamada Lei de Itaipu os Grupos de Coordena o para a Opera o Interligada GCOI Um para as regi es Sul Sudeste e Centro Oeste e outro para as regi es Norte e Nordeste at ent o isoladas eletricamente A interliga o el trica entre as duas macro regi es somente veio a ocorrer em 1998 atrav s de nada menos que 1 300 km de linhas de transmiss o entre as subesta
47. prote o principal e pelo canal 2 do carrier 2 da prote o de retaguarda Atua o do rel 86L Registro oscilogr fico Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desarme disjuntor de retaguarda da linha Devolu o ECO Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG e Informar CROL SLOR Verificar sinaliza o nos LED S da prote o Registrar ocorr ncia Inspecionar o disjuntor checando press o lt 7 2 bar no man metro local e buscando identificar causas Informar a Opera o de Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Sistema e Informar ao SLOG 53 ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS Verificar no local a press o indicada no man metro e comparar com os valores nominais BAIXA PRESS O DO disjuntor caiu do seu LEO 1 EST GIO FALTA TENS O COMANDO FALTA TENS O MOTOR REL DE BLOQUEIO ATUADO A press o do leo do valor nominal 316 bar para 264 bar Ocorreu desarme e ou abertura manual do disjuntor auxiliar de 125Vcc instalado no arm rio da seccionadora disjuntor P tio Ocorreu falta de tens o em 220Vca no circuito de alimenta o do motor que carrega as molas de fechamento do disjuntor ou no motor de acionamento da chave seccionadora pela abertura manual ou desarme dos disjuntores auxiliares instalados no arm rio central do disjuntor seccionadora p tio Dispositivo
48. trocar experi ncias e levantar as necessidades e dificuldades relacionadas ao desenvolvimento de simuladores Nova lorque sediou em 24 1978 um evento chamado Power System Operator Training Simulators Mesmo com as limita es computacionais existentes para o desenvolvimento de um software simulador da rede el trica fica claro que desde esta poca acreditava se que este instrumento seria de grande valia para o treinamento dos operadores do SEP Entretanto at os anos 90 a capacidade computacional permanecia muito limitada e restrita a grandes mainframes o que atrasou o avan o nas pesquisas e desenvolvimento de ferramentas de simula o de forma geral N o obstante a partir desta d cada os computadores se tornaram cada vez menores e mais capazes de realizar tarefas com elevada carga computacional proporcionando ent o a retomada das pesquisas e desenvolvimentos de ferramentas de simula o Os primeiros registros da ocorr ncia de simuladores operando em tempo real remetam a 1991 nos Estados Unidos VADARI et al 1991 Hoje j podemos encontrar ferramentas similares por diversos centros de opera o em todo o mundo As pesquisas no Brasil demoram mais a serem iniciadas os primeiros trabalhos sobre STO datam de 2001 SALLES NETO ANDRADE 2001 com a cria o de uma ferramenta para os centros da LIGHT Essa corrida para uma melhor e mais r pida opera o do sistema no Brasil teve in cio principalmente ap s a
49. 3d 10812 540 6 bi dd ds 108 1 Gb FR BA 9731 1081 3 40 6 Hb 344 QLS 108 1 1 A Figura 8 2 Angulo dos Rotores x Tempo s Figura 8 1 Velocidade Angular x Tempo s STEP Br tha ga GA 10311 540 6 abs 3244 dis 108 1 Figura 8 3 Passo de Integra o X Tempo s do sistema variam L ao as vari veis Na faixa que vai de 500 s ao final da simula 10 s Considerando o tamanho L o superior a muito lentamente e o passo de integra ficativamente elevado L o signi Pd do maior autovalor do sistema este passo de integra Se tiv ssemos utilizado itera o de ponto fixo o maior passo de integra o aproximado pela Equa o 8 8 seria de 0 002 s 114 SEP i fg 1 3 A Figura 8 4 Angulo dos Rotores x Tempo s Figura 8 5 Passo de Integra o x Tempo s 115 8 3 ARQUITETURA DO PROGRAMA O ORGANON consiste de tr s componentes principais como mostrado na Figura 8 6 O N cleo cont m todos os modelos est ticos e din micos e os m todos de c lculo O Shell cont m as fun es de leitura e escrita de arquivos e um interpretador de script A Interface Gr fica do Usuario GUI Graphical User Interface cont m os m dulos e fun es gr ficas LJ t GUI N CLEO Figura 8 6 Principais componentes do ORGANON As setas na Figura 8 6 indicam a rela o de depend
50. 5 1 Arquitetura O simulador composto por 4 subsistemas que proporcionar o o gerenciamento da rede a cria o dos casos para treinamento a opera o da rede virtual o armazenamento e a externaliza o das grandezas el tricas durante o treinamento Os subsistemas s o descritos a seguir 1 Subsistema Interface Gr fica Este subsistema respons vel pelas seguintes interfaces gr ficas do programa Interface gr fica de visualiza o e gerenciamento da rede el trica Interface gr fica de visualiza o e gerenciamento das subesta es Interface gr fica de gerenciamento do processo de simula o Interface gr fica de visualiza o de alarmes Y vV VV WV Interface gr fica de visualiza o dos resultados da simula o 69 2 Subsistema Operador Este subsistema cont m a l gica principal do simulador que inclui as seguintes fun es gt gt Gerenciamento dos modelos da rede el trica Gerenciamento das configura es topol gicas das subesta es Prepara o dos casos de simula o incluindo a defini o dos eventos programados Controle do processo de simula o com a possibilidade de pausar e recome ar uma simula o Cria o de eventos em tempo real simulando a a o do operador nos centros de controle Controle do sistema de alarmes visualizando e reconhecendo as ocorr ncias 3 Subsistema Simulador Este subsistema o cora o do SDTO respons vel pelo c lculo num r
51. AS Figura 1 1 Configura o de um Sistema El trico de Pot ncia CASTRO 2006 p Ep ARE EEE UERR RRC DR READ NE E RR eee ee eee ee 1 Figura 1 2 Sistema de Interligado Nacional Brasileiro ONS 2011a 4 Figura 2 1 Hierarquia Operacional do SIN ONS 20110 10 Figura 3 1 Evolu o temporal das perturba es a 19 Figura 3 2 Simuladores digitais do SEP c csccsseecceececseeeeeeeeeseseeseescnseeessaeesses 21 Figura 3 3 Diagrama de Blocos do RT eee erre erre rerenerenano 34 Figura 3 4 Diagrama de Blocos do RV para Turbinas T rmicas 34 Figura 3 5 Caracter stica da Perda de Carga com a Tens o 35 Figura 3 6 Varia o Angular dos Geradores riram 36 Fig ra 3 7 Desvio de regun i a unas pesso naiate sabre escuela ea ees 36 Figura 5 1 Arquitetura de desenvolvimento do STDO 71 Figura 5 2 Vis o da Arquitetura em M ltiplas Camadas ccccceceesssseeeeeeeeeeaeeees 72 Figura 5 3 Vis o da Arquitetura de Desenvolvimento do STDO 73 Figura 5 4 Ambiente Computacional do STDO erra 74 Figura 5 5 Tela Geral de Opera o do SDTO e eeeeeeerreanamo 75 Figura 5 6 SE BJS em controle do Bay da LT 500 kV BUD ICA 76 Figura 5 7 SE ICA em controle do Bay
52. Controle de c digo fonte e documentos Gerenciador de banco de dados Software Windows Server 2008 SP2 SQL Server 2008 R2 Team Foundation Server Desenvolvedor Interface Gr fica amp Business Logic Software Visual Studio Professional Expression Studio Blend SQL Server 2008 R2 Figura 5 3 Vis o da Arquitetura de Desenvolvimento do STDO 5 2 Ambiente computacional de treinamento Neste primeiro momento o uso do SDTO estar restrito aos treinadores e treinandos somente no local em que o simulador for instalado Portanto ele n o poder ser acessado remotamente de outras esta es Assim o ambiente de treinamento deve ser recriado o mais parecido poss vel com as salas de controle para que o treinando possa se sentir como se operando em seu console real Os componentes do SDTO ser o o cliente o servidor o motor de simula o e o banco de dados A Figura 5 4 mostra o ambiente computacional do SDTO 73 REEF EEE Servidor de Dados F p E LE Cliente SDTO Servidor SDTO M _ E Cliente SDTO Figura 5 4 Ambiente Computacional do STDO 5 3 IHM de Opera o Como sugerido no item 4 2 foi realizada a partir das figuras das telas do sistema supervis rio da empresa uma programa o com inser o de a es e comandos nos elementos de controle dispon veis para o operador De uma forma resumida a IHM dispon vel ao treinando ter dois tipos de elementos O primeiro quando acionado modi
53. DIDO x ener fia E 7 e Poder haver motor S Sonia danifica o do motor Informar opera o Inspecionar seccionadora Alarme sonoro e principalmente quando da sinaliza o da devolu o pela atua o manuten o e seccionadora n o Verificar que esta chave aceita comando esteja na posi o remoto el trico remoto e Informar SLOR e manuten o Registrar ocorr ncia Alarme sonoro e Informar CROL SLOR sinaliza o da Verificar sinaliza o nos atua o LED S da prote o e Verifica o de falta Resetar prote o Registrar ocorr ncia Verificar quick lags de alimenta o nos serv Aux e nos pain is da seccionadora Informar SLOR e manuten o Chave seletora de comando da LDR NAO REMOTO seccionadora em uma das posicoes local ou manuten o O terminal MRD RECEP TELEPRO detectou defeito em SINAL PERMISSIVO sobrealcance e envio sinal permissivo na ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS Devolu o do eco para MRD Prov vel desarme do disjuntor Alarme sonoro e Sinaliza o da TRANSM Gore errado aua o pg para o terminal remoto FOUYE PERAN a j MRD prote o 21 em 1 zona 59 ou falha disj 62BF e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o O Envio permissivo trip Prote o detectou PERMISSIVO para MRD falta em sobrealcance Houve ativa o de apenas um canal teleprote o Alarme so
54. DTO Ressalto que o simulador que proposto aqui buscar representar os fen menos din micos de um sistema de pot ncia Esta representa o em um ambiente simulado permitir a aquisi o por parte do operador de uma experi ncia muito pr xima a que ele observa em tempo real principalmente durante situa es de recomposi o p s blackout ou instabilidades angular e ou de tens o pois s o nesses momentos que o sistema apresenta as maiores varia es de suas grandezas LA A recomposi o da rede de opera o ap s perturba o uma atividade de tempo real que visa restabelecer com rapidez e seguran a a condi o normal de opera o do SIN com o atendimento pleno da carga O processo de recomposi o do sistema composto de duas fases a fase fluente e a fase coordenada A fase fluente ocorre de forma descentralizada com a es dos operadores das instala es visando ao restabelecimento das cargas priorit rias dos agentes de distribui o e consumidores cujas instala es estejam conectadas rede b sica A fase coordenada destinada interconex o de reas e ao restabelecimento dos demais equipamentos para o restabelecimento total das cargas ONS 2010 Na fase fluente da recomposi o os operadores em geral est o sobre grande tens o emocional e somente o conhecimento te rico dos procedimentos operacionais podem n o ser suficiente para um desempenho r pido e preciso de suas atribui es
55. Disjuntor bloqueado Fazer inspe o no de press o no e indispon vel para referido disjuntor sistema opera o Verificar poss vel vazamento Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG Verificar poss veis vazamentos no disjuntor Verificar no local a press o indicada no man metro e comparar os valores nominais de placa Verificar se a moto g A press o do leo do BAIXA PRESSAO DO disjuntor caiu do seu OLEO 2 ESTAGIO valor nominal de 316 para 250 bar Durante uma opera o de fechamento e ou FALHA abertura a chave TRANSI AO seccionadora excedeu o tempo previsto para e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Chave seccionadora pode estar n o totalmente fechada Inspecionar o estado fechada aberta da seccionadora Informar a Opera o de Sistema realizar o comando e Informar ao SLOG e ou aberta recebido 50 ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desarme do disjuntor principal no terminal da linha g Ocorreu atua o da e Desarme do disjuntor Informar a Opera o de PROTE O DE asc la de retaguarda caso o Sistema DIST DISPARO dae c o a an principal esteja Verificar sinaliza o nos FASE 21 Sai ca transferido LED S da prote o PA l e Transmiss o parao Registrar ocorr ncia terminal remoto pelo canal 2 e ou 4 do terminal de fibra ptica
56. E Ge SIMUIACAO assis recess sicko e heres bee tee a 64 4 8 Motor Din mico de Simula o eee era rrenan 65 4 9 Representa o das Caracter sticas do SEP ea 66 5 DESENVOLVIMENTO DO SDTO ipsassasiaiaassrerihia Dam A E aaa las eua a aa 69 S AUE A rasas atc aos canada ain etss yale te oa NEGO Enc tree ga gine auancleeiaasen naa 69 5 2 Ambiente computacional de treinamento ren 73 do IMIS OP STAC A s es pacas nos cece quests asda Cc Lao cenicas Sans caa ga Daio s gn addd cessa dana 74 dede COCSACOUA AS assita e tess oes ua da ciais iEso si eCacaselada loss daleleaena dota Pass asaneDes 77 5 3 2 Detalhes das Telas do SDTO cecccccccccseeecceeeeeeeeecseeceeseceeeeeseeeeeses 79 5 4 Montagem do Caso Base cccccccecccesssececeeeeeesseeesaaeeeesaeeeseeaeeeeseeeesaaeeeeeaes 89 E CONCLUS O qa ps a A aes a eteenen tet eie ieee 93 7 BIBLIOGRAFIA iuuerisioasa ceccdshecedss xpnl ance nnade dean nab dna E Sn 95 Be JAPENDICE Beene ee em S oe 103 Bd INTRODU O steric aah radiais 103 92 METODOLOGIA ss spas aa etl fd ele ee 105 8 2 1 M todos de Integra o eee rerer errar re renan 107 8 22 Formas de SOlU O suas pics sina a AE ETEA 109 8 2 3 Passo e Ordem Vari veis erre rerereeere rrenan rene 111 924 Resultados passeata ia a eee alee aa cia ete tao 113 8 3 ARQUITETURA DO PROGRAMA es uia sofa aee di oasa Ses oa ada Us aa 116 NDICE DE FIGUR
57. ENT Publishing Company CARDOSO J Palavra do Presidente ABRATE Disponivel em lt http www abrate org br palavra asp gt Acesso em 26 agosto 2012 CASTELLI C A FONSECA A C FONTANA E ef al 2002 Treinamento de despachantes da CTEEP com o DTS VII EDAO Encontro para debates de assuntos de opera o Foz do Igua Mar o CASTRO C A 2006 Apostila ET720 Sistema de Energia El trica Campinas SP Universidade Estadual de Campinas 95 CASTRO H S 2007 Especifica o funcional de simulador para treinamento de operador de centros de controle de gera o e transmiss o disserta o de M Sc UFMG Belo Horizonte CHIAVENATO 1985 Recursos humanos S o Paulo Atlas DAHLQUIST G 1963 A Special Stability Problem for linear Multistep Methods BIT v 3 pp pp 27 43 DEMJEN C K D R P M SZ ROS P et al 1994 An enhanced dispatcher training simulator 7th Mediterranean electrotechnical conference Proceedings Antalya Turkey April DOMMEL H W 1956 Digital computer solution of electromagnetic transients in sigle and multiphase networks IEEE Transactions on power apparatus and systems v Lo DOMMEL H W 1969 Digital computer solution of electromagnetic transients in single and multiphase networks IEEE Transactions on power apparatus and systems v PAS 88 n ISSN 0018 9510 April pp 399 399 DOMMEL H W TINNEY W F 1968 Optimal power flow s
58. INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS e Confirmar chave seletora de comando do disjuntor instalada no arm rio Sinaliza o da central de comando do Chave seletora de CHAVE EM MANUTEN O PROTE O DIST PART FA 21 PROTE O DIST PART FB 21 PROTE O DIST PART FC 21 PROTE O DIST PART FN 21 comando do disjuntor est posicionada em MANUTEN AO A prote o dist ncia fase A 21 detectou anormalidade em sua zona de atua o e partiu A prote o dist ncia fase B 21 detectou anormalidade em sua zona de atua o e partiu A prote o dist ncia fase C 21 detectou anormalidade em sua zona de atua o e partiu A prote o dist ncia neutro 21 detectou anormalidade em sua zona de atua o e partiu atua o Perda de comando do disjuntor pela IHM n veis local 1 2 e 3 Sinaliza o da atua o Predisposi o da prote o fase A operar Sinaliza o da atua o Predisposi o da prote o fase B operar Sinaliza o da atua o Predisposi o da prote o fase C operar Sinaliza o da atua o Predisposi o da prote o fase N operar disjuntor p tio em MANUTEN AO e Certificar se das raz es pela qual a chave est em MANUTEN AO Posicion la em REMOTO Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG
59. a altera o realizada na topologia do sistema em estudo uma nova solu o para o 28 sistema encontrada e ent o plotada no diagrama unifilar apresentado na tela do treinando Este sistema ainda permite alguns controles adicionais como grava o dos casos simulados partida pausa ou interrup o da simula o defini o de data e hora de in cio e fim do treinamento e altera o da taxa de velocidade do rel gio do simulador O simulador PowerWold um produto n o integrado ao EMS da empresa al m de n o possibilitar a aquisi o e treinamento com casos reais exige que seus usu rios sejam capacitados na sua utiliza o Este aspecto desvantajoso visto que al m de demandar tempo para treinamento na utiliza o deste software sua interface diferente da utilizada no tempo real pelos operadores Nos simuladores apresentados at aqui a nica din mica que pode ser observada atrav s de c lculos de fluxo de pot ncia ap s alguma altera o no sistema el trico Esta limita o na representa o do estado do sistema deve sempre ser considerada pelo usu rio o qual deve ser capaz de analisar as respostas obtidas e se necess rio recorrer a outras ferramentas de estudo para completar sua forma o Simuladores mais completos com representa es de particularidades de um SEP j foram desenvolvidos Um deles teve seu ponto de partida em 2001 quando a CHESF deu in cio a um projeto de P amp D em parc
60. a de aquisi o de dados e supervis o ou Supervisory Control And Data Acquisition SCADA O sistema de gera o do SEP composto basicamente pelos geradores que s o m quinas el tricas impulsionadas por turbinas que convertem energia mec nica em el trica O sistema de transmiss o composto principalmente pelas linhas de transmiss o e os transformadores de pot ncia de alta tens o As linhas de transmiss o s o as encarregadas de servir como caminho para o transporte da energia el trica desde o centro de gera o at os centros de consumo Por raz es t cnico econ micas operam em altos n veis de tens o 230kV a 750kV Devido s limita es construtivas e de isolamento os geradores n o podem operar em altos n veis de tens o Tipicamente os geradores operam com tens es terminais na faixa de 10 kV a 36 kV necessitando de transformadores localizados nas subesta es elevadoras para elevar a tens o aos n veis utilizados na transmiss o Pr ximo aos centros de consumo por raz es de seguran a os n veis de tens o tem que ser reduzidos utilizando se subesta es redutoras Como o sistema de transmiss o n o chega at os consumidores finais necess rio a utiliza o de um sistema para distribuir a energia el trica previamente transmitida o sistema de distribui o O sistema de distribui o composto principalmente pelas linhas de subtransmiss o e transformadores de distribui o os quais op
61. ado UFRJ COPPE Programa de Engenharia El trica 2012 Refer ncias Bibliogr ficas p 95 102 1 DTS 2 Simulador 3 Operador 4 SDTO Taranto Glauco Nery et al Il Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE Programa de Engenharia El trica Ill T tulo A Deus por ter me capacitado em todos os momentos me dando sabedoria e intelig ncia para cumprir com os meus objetivos Aos meus pais por terem me incentivado em toda a minha caminhada escolar e terem me dado a oportunidade de hoje estar aqui Aos familiares que mesmo de longe torceram pelo meu sucesso A minha esposa que foi essencial nos momentos de alegrias e dificuldades passados ao longo desses anos de estudo AGRADECIMENTOS A Universidade Federal do Rio de Janeiro Aos professores Glauco Nery Taranto e Jorge Luiz de Araujo Jardim A todos os professores com quem convivi e de quem tive o privil gio de ser aluno equipe da Jord o Engenharia em especial os Sr s Venilton Oliveira Marcio Americo e Pierre Rodrigues que me deram total apoio e incentivo ao longo deste curso Eu irei adiante de ti endireitarei os caminhos tortuosos quebrarei as portas de bronze e despeda arei as trancas de ferro dar te ei os tesouros escondidos e as riquezas encobertas para que saibas que eu sou o Senhor o Deus de Israel que te chama pelo teu nome Is 45 2 3 yi Resumo da Disserta o apresentada COPPE UFRJ como parte dos requisitos ne
62. ado tela por exemplo mudando o status de um disjuntor de aberto para fechado Fica evidente que nenhum modelo matem tico de an lise de rede utilizado neste simulador n o representando assim a din mica das m quinas de uma usina Como o ASTRO na ELETROSUL este sistema um simulador de l gicas de atua o de equipamentos servindo para habituar o operador s telas do sistema supervis rio 2 de tempo real e nas instru es de opera o que devem ser seguidas durante a opera o di ria Outro simulador neste caso para rede de distribui o est sendo utilizado pela COELCE Pelo que pode ser analisado em SAMPAIO et al 2008 este simulador denominado STPO se limita a representar um diagrama unifilar de uma subesta o t pica da COELCE com seus principais componentes tais como disjuntores religadores transformadores e rel s Fica claro que este simulador n o conta com nenhum simulador de rede n o podendo assim gerar estados do sistema el trico ap s qualquer mudan a que possa vir a acontecer Ele busca capacitar os operadores nas normas e procedimentos operacionais da empresa em como cadastrar equipamentos modificar as fun es ou curvas de prote o dos rel s e eventualmente simular um defeito para verificar a atua o da prote o ajustada No intuito de promover um treinamento dist ncia este software foi integrado a um ambiente virtual de aprendizagem AVA denominado Teledu
63. ado inicialmente na tela geral Quando a tarefa envolver mais de uma subesta o e n o puder ser conclu da com a abertura de uma nica tela as trilhas s permitem que sejam abertas telas ligadas atividade em execu o ou seja permite caminhar somente para o outro terminal da linha e igualmente acessar os equipamentos deste bay Os filtros atalhos e trilhas possibilitam o tr fego pelas telas de supervis o opera o e alarmes proporcionando execu o de manobras no menor tempo com um n vel timo de seguran a A Figura 5 6 mostra a tela de uma SE com a habilita o para a opera o dos equipamentos do bay e para acessar o outro terminal atrav s do atalho identificado no in cio da LT A Figura 5 7 mostra o outro terminal acessado a partir da tela da Figura 5 5 19 Figura 5 6 SE BJS em controle do Bay da LT 500 kV BJD ICA Figura 5 7 SE ICA em controle do Bay da LT 500 kV BJD ICA Vale aqui mencionar alguns crit rios de cores e simbologias adotadas para melhor distinguir as op es dos equipamentos das telas de opera o e dos alarmes Como de maneira intuitiva as cores s o bons sinalizadores elas foram usadas no SDTO para facilitar a identifica o por parte dos treinandos das condi es operacionais moment neas durante uma cess o de treinamento As seguintes cores com as respectivas informa es trazidas por elas s o listadas no item 5 3 1 Vale ressaltar que apesar de diversas vezes uma mesma co
64. ados de modelos din micos e uma fun o para execu o da simula o O acoplamento do ORGANON ao servidor est sendo feito via o servidor de dados do sistema O ORGANON encapsulado em uma DLL cujas fun es exportadas s o as fun es da API No lado do servidor tais fun es s o importadas e empacotadas na classe Engine A comunica o reversa do ORGANON com o Servidor de dados via fun es de chamada reversa call back 118
65. ala es do setor el trico XII ERIAC Encuentro regional iberoamericano de CIGRE Puerto Iguaz Argentina Maio STUBBE M 1989 STAG A new unified software porgram for the study of the dynamic behaviour of electrical power systems IEEE Transactions on power systems v 4 n ISSN 0885 8950 February pp 139 138 100 STUBBE M 1993 Long Term Dynamics in Power Systems An International Survey of the Present Status and the Perspective of Long Term Dynamics in Power Ssystems CIGRE v Final Report Phase n SC 38 WG38 02 TF08 STUBBE M 1995 Long Term Dynamics in Power Systems Phase II CIGRE v Final Report Phase Il n SC 38 WG38 02 TF08 TEIXEIRA E C LOPEZ R M RUY O L et al 2003 Treinamento de operadores de subesta es e despachantes utilizando simulador para opera o de sistemas el tricos XVII SNPTEE Uberl ndia SP Outubro TONELLI A 1997 Elabora o de uma metodologia de capacita o aplicada ao estudo das caracter sticas comportamentais dos empreendedores disserta o de M Sc UFSC Florian polis VADARI S DEMAREE K HWANG D et al 1991 An online implementation of transient stability in a dispatcher training simulator IEEE Transactions on power systems v 6 February VADARI S MONTSTREAM M J ROSS J et al 1995 An online dispatcher training simulator function for real time analysis and training IEEE Transactions on power systems v 10
66. almente nos momentos de grandes ocorr ncias que levem a situa es de quase blackout Por isso estas fun es devem estar presentes no SDTO a fim de proporcionar a assimila o adequada quando da ocorr ncia de dist rbios desta natureza Isso fornecer uma percep o mais realista de um evento desta magnitude quando o operador estar atuando por conta pr pria sem as instru es e comandos dos centros do ONS em um momento crucial para a recomposi o do SEP 68 5 DESENVOLVIMENTO DO SDTO Neste cap tulo descreverei as metodologias seguidas na implementa o do SDTO Elas foram criadas a partir do estudo e levantamento bibliogr fico de diferentes softwares existentes no mercado descritos no cap tulo 3 e em grande parte para atendimento s necessidades e crit rios dos centros de controle estudados Apesar disso o software aqui desenvolvido n o estar restrito a somente uma empresa ou caracter sticas individuais de um COS podendo ser empregado a qualquer centro de controle de transmiss o e gera o a menos de pequenas especificidades e personaliza es Este trabalho parte integrante e fruto de um projeto de pesquisa e desenvolvimento P amp D para a cria o de um simulador din mico para treinamento de operadores de centros de controle Ele est sendo desenvolvido atrav s de uma parceria entre as empresas Jord o Consultoria e Projetos LTDA HPPA LTDA e Transmissora Alian a de Energia El trica S A TAESA
67. amentos que venham a ser alterados pelas reas de estudo e prote o da empresa Na gera o de um caso base para simula o o instrutor poder redefinir algumas configura es de rede presentes no banco de dados do SDTO Por exemplo n veis de gera o e interc mbio tens o das barras de fronteira ligar desligar linhas de transmiss o mudar tap dos transformadores al m de configurar as condi es operacionais das chaves disjuntores e equipamentos da rede da empresa As possibilidades de altera es no caso base busca enriquecer a qualidade de treinamento proporcionado ao operador tendo em vista a enorme gama de cen rios poss veis a serem criados a partir de apenas duas bases de dados ONS e EMS Preparar um caso base para simula o al m de configurar a topologia da rede desejada consiste em calcular os equivalentes din micos da rede externa modelo ONS acopla la rede interna da empresa rede representada no EMS e processar o fluxo de pot ncia do caso A rede interna interligada nas barras de fronteira que o SIN faz com o sistema da empresa O equivalente din mico do SIN tem a fun o de mitigar o tempo das simula es eletromec nicas que ser o realizadas durante o treinamento possibilitando que este tipo de simula o possa ser realizado mais r pido que o tempo cronol gico real No item 5 3 sera dada maior aten o a utiliza o e cria o do equivalente din mico da rede para o treinamento Ap s o
68. anger toda a extens o que o seu trabalho possa exigir Por isso as t cnicas de treinamento devem ser diversificadas e possibilitar que o operador adquira a gama de informa es capazes de torn lo apto a operar de forma segura e eficiente o SEP No pr ximo item ser o descritas as formas de treinamento mais aplicadas nas empresas analisadas 2 4 M todos para treinamento de operador Para que uma aprendizagem de qualidade seja alcan ada seja ela em que rea for v rios m todos devem ser utilizados e o objetivo do treinamento deve estar sempre em mente durante sua execu o Alguns autores definiram treinamento como exposto abaixo Treinamento qualquer atividade que procura deliberadamente melhorar a habilidade de uma pessoa no desempenho de uma tarefa HAMBLIN 1978 Treinamento dentro de uma empresa poder objetivar tanto a prepara o do elemento humano para o desenvolvimento de atividades que vir a executar como o desenvolvimento de suas potencialidades para o melhor desempenho das que j executa FERREIRA 1979 13 Treinamento processo educacional aplicado de maneira sist mica atrav s do qual as pessoas aprendem conhecimenios atitudes e habilidades em fun o de objetivos definidos CHIAVENATO 1985 Conclu mos pelas defini es anteriores que qualquer tipo de treinamento visa alcan ar desenvolvimentos compet ncias e habilidades necess rios ao bom desempenho de u
69. anto em sua concep o de programa o quanto de empresas criadoras Quase em sua totalidade os c digos de programa o n o s o de dom nio p blico sendo este um empecilho para que uma integra o seja feita de forma precisa e na demanda que o usu rio possa exigir Uma possibilidade garantir que o simulador somente seja capaz de alterar qualquer status de equipamento no banco de dados do simulador o qual ser independente do tempo real Alternativa para que o SDTO possa contemplar em sua totalidade os elementos de rede do EMS sem que se corra o risco do exporto no par grafo anterior a modelagem pr via e de forma individualizada destes elementos de rede durante a cria o do software Esta modelagem ou a rede el trica interna seria implementada durante a fase de cria o do simulador sem a possibilidade de altera es por parte do usu rio ou no maximo as mudan as necess rias deveriam ser feitas 46 diretamente no c digo do programa pela empresa criadora Se isso de um lado limita mudan as r pidas e online da rede simulada do outro possibilita que um sistema de treinamento possa ser mais facilmente criado sem a obrigatoriedade do conhecimento profundo do c digo computacional usado no desenvolvimento do EMS dos centros de controle Neste caso qualquer mudan a como retirada ou inclus o de equipamentos nas subesta es dever ser alvo de revis o do sistema simulador Outro ponto importante a representa
70. b e sobretens o etc Este simulador permite que cen rios sejam exportados do tempo real para o fluxo de pot ncia continuado atrav s do estimador de estados Tamb m poss vel transferir todos os dados programados em tempo real como programa o do CAG e de carga do sistema em tempo real Ele ainda permite que uma avalia o do treinamento seja feita pois permite a grava o de todo o treinamento VOLSKIS et al 2005 relata um treinamento realizado utilizando o DTS onde uma fotografia foi retirada de um cen rio operacional do tempo real com todas as caracter sticas deste momento transferidas para o simulador e a partir da foi simulado o desarme geral de uma subesta o Ele considera que o treinamento realizado com 4 turnos diferentes de operadores foi satisfat rio e que ainda foi poss vel evidenciar uma nova alternativa de recomposi o da subesta o em conting ncia Furnas Centrais El tricas conta desde 2008 com um simulador para treinamento de operadores conforme descrito por FERRARA et al 2008 Este software foi totalmente desenvolvido por uma equipe de especialistas desta empresa e conta com um ambiente praticamente id ntico aos seus centros de opera o e controle O simulador totalmente integrado ao sistema de supervis o e controle e conta com funcionalidade de obter os valores hist ricos do EMS para serem usados nos cen rios de treinamento O simulador denominado de STS sistema de treiname
71. c Atrav s dessa ferramenta web o usu rio tem a possibilidade de acessar remotamente o STPO e participar dos treinamentos Constru da em Java a interface desta ferramenta oferece ao aluno recursos para solicitar e acessar a interface do simulador A interface do treinador difere apenas da interface do usu rio no que concerne aos elementos de controle que permitem gerir o acesso ferramenta remota e controlar as atividades dos alunos Para o treinamento dos operadores a CHESF ARA JO 2002 vem utilizando um simulador denominado PowerWold Simulation um produto comercializado pela empresa norte americana PowerWord Corporation Este software tem uma IHM bem amig vel baseada no ambiente Windows com recursos de anima o bem interessantes Com respeito ao metodo de simula o ele utiliza um programa de fluxo de pot ncia em regime permanente baseado na solu o do m todo de Newton Raphson Adicionalmente o simulador a partir de um caso base permite que o instrutor crie um script contendo uma lista de eventos que ir o ocorrer automaticamente durante a simula o desde altera es na curva de carga at mensagens para os treinandos A qualquer momento o usu rio pode interagir com o programa incluindo v rios tipos de eventos como abertura e fechamento de linhas de transmiss o LT comuta o de tapes dos transformadores redespacho de gera o desligamento de geradores controle de fontes de reativo do sistema etc Ap s cad
72. cess rios para a obten o do grau de Mestre em Ci ncias M Sc ESPECIFICA O FUNCIONAL DE SIMULADOR DIN MICO PARA TREINAMENTO DE OPERADOR Ralph Tavares de Carvalho Setembro 2012 Orientadores Glauco Nery Taranto Jorge Luiz de Ara jo Jardim Programa Engenharia El trica Inicialmente este trabalho busca realizar um levantamento bibliogr fico do estado da arte dos diversos simuladores de sistema de pot ncia tanto os destinados as reas de estudos pr e p s operacional das empresas do setor quanto aqueles destinados ao treinamento reciclagem e aperfei oamento dos operadores dos centros de controle em tempo real Logo ap s proposto com base nas pesquisas em empresas e nos estudos a especifica o funcional do simulador din mico de tempo real com suas especificidades Por fim proposta a metodologia para a cria o deste simulador com sua integra o ao SIN e as considera es realizadas para que o treinamento possa ocorrer em tempo h bil e com a precis o desejada vii Abstract of Dissertation presented to COPPE UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science M Sc FUNCTIONAL SPECIFICATION OF OPERATOR DYNAMIC TRAINING SIMULATOR Ralph Tavares de Carvalho September 2012 Advisors Glauco Nery Taranto Jorge Luiz de Ara jo Jardim Department Electrical Engineering This work initially presents the state of the art on operator training simulators OTS fo
73. cipalmente de suas futuras vers es possam cada vez mais disponibilizar fun es necess rias para uma forma o completa de operadores de centros de controle de transmiss o e gera o 94 r BIBLIOGRAFIA ALMEIDA J S FILHO J C COUTO J M B 2006 Simulador PowerWorld 3 SENOP Semin rio nacional de operadores de sistemas el tricos Belem PA Agosto ALVARADO F L THOMAS R J 2001 A Brief History of the Power Flow IEEE Spectrum v 38 n ISSN 0018 9235 February pp 57 ANDERSON P M FOUAD A A 1977 Power System Control and Stability lowa State University Press ARAUJO A S 2002 Treinamento de operadores de sistema utilizando simulador amig vel no centro regional de opera o de sistema leste CHESF 3 SEPOCH Simp sio de Especialistas em Opera o de Centrais Hidrel tricas Foz do Igua Novembro ARRILLAGA J ARNOLD C P 1983 Computer Modelling of Electrical Power Systems John Wiley amp Sons ASTIC J Y BIHAIN A JEROSOLIMSKI M 1994 The mixed Adams BDF variable step site algorithm to simulate transient and log term phenomena in power systems IEEE Transactions on power systems v 9 n ISSN 0885 8950 May pp 929 935 BUCCIERO J M DODGE J A GILLESPIE R N et al 1991 Dispatcher training simulators Lessons learned IEEE Transactions on power systems v 6 May BURD R L FAIRES J D 1989 Numerical Analysis PWS K
74. cnica relacionada engenharia el trica ou eletrot cnica Houve casos de se constatar forma o em reas humanas matem tica entre outras Nestes casos a efic cia de um simulador ainda acentuada pois facilitar na assimila o do comportamento de equipamentos e do pr prio sistema frente a eventos diversos fornecendo os conhecimentos necess rios mencionados no item 1 2 aos operadores Um novo operador ou candidato a operador ao chegar atualmente no centro de controle da empresa inicia um processo longo de ambienta o e aprendizagem que dura em m dia dois anos at sua completa forma o Como j mencionado seu treinamento inicia pelo m todo conceitual com a leitura de diversos materiais did ticos 15 tanto internos como procedimentos operacionais do ONS Esses materiais buscam trazer conhecimentos te ricos dos equipamentos oper veis a partir dos seus consoles bem como direcion lo na manobra desses equipamentos durante ocorr ncias no SEP de sua responsabilidade De forma paralela o m todo pr tico implementado desde o inicio Vale ressaltar que nesta etapa o treinando n o habilitado a operar o SEP de forma aut noma ele simplesmente passa a acompanhar de forma pr xima um operador mais experiente durante suas atividades Essa proximidade proporciona ao treinando um nivelamento e uma padroniza o dos procedimentos operativos e das atividades de manuten o desempenhadas pelo centro de controle al
75. cu o de um treinamento sejam atribu dos aos eventos condicionais e ou probabil sticos os grupos de alarmes adequados Assim definiu se quatro categorias de alarmes de acordo com seu grau de severidade gt Prioridade 1 S o aqueles de maior prioridade e indicam uma ocorr ncia grave Normalmente sua atua o est relacionada com desligamentos Sua atua o descrita e sinalizada atrav s de texto na cor vermelho piscante e por um sinal sonoro gt Prioridade 2 S o aqueles de prioridade m dia e indicam um problema que merece a aten o do operador Sua atua o nao est relacionada com desligamentos mas normalmente requer a interven o do operador para que o problema detectado n o evolua para um alarme de prioridade 1 descrita na cor azul escuro na lista de alarmes al m de um sinal sonoro diferente do primeiro gt Prioridade 3 S o alarmes de baixa prioridade e t m a fun o de informar ao operador ocorr ncias de menor grau de import ncia normalmente estes alarmes est o relacionados a mudan as de estado de dispositivos el tricos situa es de portas de pain is etc Sua descri o aparece em negrito 48 gt Eventos S o geralmente pontos simples que n o s o considerados como alarme como chave em estado local ou remoto ou indica o de equipamento em autom tico manual Sua descri o feita em verde escuro A Tabela 4 1 traz uma rela o de alarmes com a descri o das res
76. da por um conjunto de equa es diferenciais ordin rias de dif cil integra o num rica stiffness A rigor stiffness um fen meno complexo que n o pode ser definido em termos de constantes de tempo Um sistema considerado stiff se um m todo num rico obrigado a usar um passo de integra o muito pequeno em rela o suavidade da solu o exata do problema no intervalo em quest o Entretanto grandes diferen as nas constantes de tempo fornecem uma poss vel presen a de stiffness Uma simplifica o normalmente utilizada nos programas de simula o considerar igual zero Com isto o modelo do sistema passa a ser representado pelas equa es diferenciais e alg bricas Equa o 8 1 e Equa o 8 3 O g y x t Equa o 8 3 Vari veis de estado dos elementos din micos para 0 Esta formula o facilita o processo de integra o num rica em raz o de y passar a ser uma fun o impl cita de x considerando que as condi es impostas pelo teorema da fun o impl cita sejam satisfeitas Entretanto para que o processo num rico de integra o seja em parte beneficiado por este artif cio necess rio que as equa es diferenciais e alg bricas sejam resolvidas simultaneamente 106 8 2 1 M todos de Integra o Os algoritmos utilizados na solu o num rica de equa es diferenciais ordin rias e equa es diferenciais e alg bricas s o do tipo Linear Multistep LM ou R
77. das nos dois centros de forma imediata e simult nea 32 Com rela o aos trabalhos desenvolvidos internacionalmente o primeiro que cito foi descrito por KYUWA et al 1994 Este simulador foi desenvolvido entre a Toshiba Corporation e a Hokuriku Electric Power Co HEPCO uma empresa japonesa que conta com um CDC central dispatching center e quatro RCCs regional control centers Eles desenvolveram um simulador din mico que conta com a representa o do modelo din mico de mais de 100 geradores Para isso KYUWA et al 1994 relata que foi necess ria a simplifica o do modelo convencional de m quinas bem como a utiliza o de um computador com processamento paralelo Este software conta ainda com a representa o integrada e autom tica das a es dos rel s de prote o o que facilita a cria o dos cen rios pelo treinador Para representar a atua o dos rel s o simulador simplesmente faz o c lculo da corrente de curto circuito e atrav s de uma l gica IF THEN determina se ele ir atuar ou n o Neste caso assume se que a atua o da prote o sempre ocorrer de forma correta De forma geral as simplifica es realizadas na modelagem din mica dos geradores e seus reguladores foram implementadas ignorando as din micas que ocorrem com constantes de tempo pequenas a fim de aumentar o passo de integra o para 100 ms milissegundos No caso dos geradores uma simplifica o foi realizada ao n o rep
78. de incluir os eventos gerados pelos usu rios treinador e ou operador lista de eventos existente na ordem cronol gica em que foram adicionados durante a simula o A sincroniza o da lista de eventos com o motor de simula o dever ser realizada ao t rmino de cada passo de integra o ou seja n o obedecendo sincroniza o de tempo real que realizada a cada segundo Esta considera o fica clara no momento que entendemos que uma a o de um usu rio sobre um equipamento ou controle do SEP deva ser considerada na simula o din mica de forma imediata externado suas consequ ncias IHM j no pr ximo instante de sincronia da simula o com o tempo real Durante a opera o di ria de um SEP muitos s o os alarmes dispensados constantemente aos seus operadores Em um ambiente de simula o isto n o deve ser diferente o SDTO deve ser capaz de gerar os alarmes pertinentes aos acontecimentos e a es imputadas durante um exerc cio Neste nterim aos alarmes produzidos pelo motor de simula o ser o adicionados a uma lista de alarmes ao final de cada passo de integra o a qual ser posteriormente processada pelo Subsistema Operador e como os eventos externalizada IHM no pr ximo cheque de sincronismo 64 Este por sua vez tamb m poder adicionar novos alarmes a esta lista a partir de regras l gicas definidas pelo instrutor e administrador do simulador Como citado no item 4 4 a representa o de
79. dido de operar FALHA COMANDO 4 5 Gerenciamento da Rede El trica e Prepara o dos Casos de Estudo O simulador deve ser capaz de proporcionar ao usu rio treinador a possibilidade de gerenciar a rede que ser utilizada no exerc cio de treinamento Esta funcionalidade deve consistir na execu o das seguintes tarefas 1 Importar caso base do SIN via arquivo de dados de rede no formato ANAREDE CEPEL Esta funcionalidade exclusiva do treinador possibilitar a constante atualiza o dos dados do SIN fazendo com que o treinamento seja eficaz e represente as condi es el tricas atuais do sistema de influ ncia Poder ainda armazenar de forma incremental tal caso no banco de dados do SDTO para uso posterior 2 Importar dados de chaves disjuntores e equipamentos da empresa que est o armazenados no banco de dados SDTO Neste caso o treinador poder filtrar tais dados e armazenar de forma incremental no banco de dados do SDTO aqueles que julgar necess rios para a prepara o do caso de estudo 3 Editar e apagar dados da base de dados armazenada Esta fun o em princ pio n o deve ser necess ria tendo em vista que os dados usados nas simula es devem refletir as condi es e valores estabelecidos nas fontes 61 externas ONS e EMS Por m conveniente capacitar o sistema para tal fun o para estudo de casos hipot ticos e at poss veis altera es nos limites de carregamento de equip
80. do Estado CHESF Companhia Hidrel trica do S o Francisco CEMIG Companhia Energ tica de Minas Gerais COELCE Companhia Energ tica do Cear SAGE Sistema Aberto para Gerenciamento de Energia ELETROSUL Centrais El tricas do Sul do Brasil S A XVI 1 INTRODU O 1 1 Sistema El trico de Pot ncia Desde quando o primeiro Sistema El trico de Pot ncia SEP foi instalado sua adequada opera o sempre foi uma preocupa o A fim de garantir a correta opera o do sistema diversas simula es devem ser efetuadas pelos especialistas com a finalidade de prever o seu comportamento em condi es normais de opera o e durante emerg ncias 1 1 1 Defini o Um SEP um conjunto de elementos que operam coordenadamente para atender em sua integridade a demanda de energia que lhe solicitada objetivando o menor custo total e o melhor padr o de qualidade poss vel Entre os elementos que o comp em t m se os geradores transformadores linhas de transmiss o medidores etc O padr o de qualidade tem por objetivo manter os valores de tens o e frequ ncia dentro de uma faixa permiss vel evitar que os servi os sofram interrup es buscar uma forma de onda mais senoidal poss vel e garantindo que o impacto ambiental seja m nimo A Figura 1 1 mostra um exemplo b sico de um SEP ES A SS ia i im ise tm ik Ie ei i gg ia lt Gera o i i i Subbkta o Gera o i A Subesta o Extra Alta Tens o
81. do servi o auxiliar aberta entre outras sugere se que estejam disponibilizadas nas simula es de treinamento atrav s de eventos pr programados que ir o ser acionados somente quando solicitado pelo treinador Considera se ent o que uma representa o e simula o dos alarmes e prote es mais priorit rias como prote es de sobrecorrente instant nea e temporizada sobretens o e temperatura dos transformadores e geradores seriam mais adequadas ao ambiente de simula o do SDTO Isso por refletir ocorr ncias realmente importantes as 47 quais o operador necessita ser treinado quanto aos procedimentos operacionais que devam ser adotados Uma facilidade observada em uma das visitas realizadas que se sugere aqui diz respeito a classifica o dos alarmes em diferentes n veis de prioridade aos quais os operadores devem maior ou menor aten o Verifiquei que esta simples divis o pode facilitar e diminuir consideravelmente o tempo de interpreta o e tomada de decis o em momentos estressantes de uma ocorr ncia Esta classifica o proporciona que o operador d total aten o aos alarmes diretamente ligados aos eventos desenvolvendo nele a capacidade anal tica e de interpreta o dos acontecimentos ocorridos no sistema Esta divis o em n veis de prioridades sugerida para al m de facilitar a interpreta o pelo operador melhor organizar os pontos na base de dados para que durante as configura es e exe
82. dulo para este sistema s o 997 2 e 0 02959 respectivamente Com o objetivo de demonstrar a efici ncia do algoritmo o desenvolvedor do ORGANON realizou o seguinte teste simula se o sistema em regime por um segundo sem dist rbio em seguida aplica se uma falta trif sica na barra de um dos geradores remove se a falta ap s 80 ms o sistema sofre um aumento de carga de 200 MW 3 minutos ap s a remo o da falta simula se ent o por mais 15 minutos O aumento de carga embora n o realista serve para mostrar um desbalan o de carga gera o que excita um modo din mico mais lento do que o curto circuito A Figura 8 1 e a Figura 8 2 mostram o comportamento das velocidades e dos ngulos internos dos rotores medida que as oscila es angulares s o atenuadas neste caso lentamente devido ao pouco amortecimento o passo de integra o aumenta chegando a quase 20 s Figura 8 3 A Figura 8 4 e a Figura 8 5 mostram com mais detalhes o per odo inicial da simula o interessante observar que para manter a precis o desejada o m todo selecionou passos de integra o inferiores a 10 ms imediatamente ap s os dist rbios Neste caso a toler ncia utilizada foi de 10 e o erro calculado como sendo a soma dos valores absolutos dos erros de todos os estados do sistema inclusive das vari veis alg bricas 113 fag 1 2 hidis 1 binds 2 1 00 I 1 om pad a pe are Bar 6 god 97
83. e Registro oscilogr fico e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desarme do disjuntor principal no terminal da linha Desarme do disjuntor de retaguarda caso o Ocorreu atua o da g prote o 21N pela PROTE AO DE detec o de um DIST DISPARO defeito fase terra e Informar a Opera o de Sistema e Verificar sinaliza o nos NEUTRO 21 dentro de uma de principal esteja LED S da prote o PA e Registrar ocorr ncia transferido Transmiss o para o terminal remoto pelo canal 2 e ou 4 do terminal de fibra ptica Registro oscilogr fico Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desarme e bloqueio de fechamento do disjuntor principal do terminal da linha Desarme do disjuntor de retaguarda caso o Ocorreu atua o da principal esteja TRIP FALHA prote o 52BF do transferido DISJUNTOR disjuntor por Transfer trip para o 52BF exist ncia de trip pela terminal remoto pelo prote o principal canal 1 e ou 3 da teleprote o Bloqueio de religamento do terminal remoto Atua o do rel de bloqueio 86L Libera comando el trico das chaves seccionadoras do suas zonas de atua o e Verificar exist ncia de outras sinaliza es relacionadas ao disjuntor Inspecionar o disjuntor Considerar o disjuntor impedido e Resetar rel 86L Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG 51 ALARMES INTERPRETA
84. e Resetar rel de bloqueio atuado e Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG e Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG e Inspecionar terminal e proceder conforme instru es de opera o e Verificar sinaliza o nos LED S e Resetar rel 86 do disjuntor ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS Ocorreu trip pela prote o diferencial 87 PA da barra 04B1 e ou 04B2 TRIP PROT DIF BARRAS 87 Ocorreu atua o da prote o de oscila o de pot ncia do rel 68 TRIP OSCILA O DE POT NCIA 68 Ocorreu recep o de sinal transfer trip vindo do terminal remoto MRD RECEP _ TELEPROTE O TRANSF DISPARO A pressao do SF6 pode estar lt 7 2 bar por queda de pressao no sistema SF6 1 EST GIO terminal remoto pelo canal 1 e ou 3 do terminal fibra ptica Bloqueio de opera o dos disjuntor e Registro oscilogr fico e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o e Desarme do Informar a Opera o de disjuntor Sistema e Desarme do disjuntor Informar ao SLOG de retaguarda caso o principal esteja transferido e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Desarme e bloqueio de fechamento do disjuntor principal do terminal da linha Desarme e bloqueio do disjuntor de retaguarda caso o principal esteja transferido Transfer trip para o terminal remoto pelo canal 2 do carrier 1 da
85. e o sistema possa vir a passar caminhos poss veis que um determinado evento pode ter levando em conta interiravamentos que possam existir Para isso o treinador deve recorrer a dados hist ricos estudos pr vios ou at simula es realizados em simuladores de rede Como pode ser observado no mbito da representa o das din micas da rede este simulador pouco fiel s condi es do SEP que um operador possa vir a enfrentar em seu trabalho nos centros de controle Um sistema semelhante foi desenvolvido para servir de ferramenta no treinamento dos operadores da Usina Hidrel trica de Itaipu Binacional descrito por ISASI et al 2007 Este simulador foi montado a partir da reprodu o dos diagramas l gicos de intertravamentos existentes entre os equipamentos de usina no Excel A implementa o das l gicas foram realizadas atrav s da f rmula SE onde foram implementadas as portas l gicas E OU e N O A parte gr fica foi feita a partir das telas do sistema de supervis o e controle da usina no formato jpg ou seja uma reprodu o fiel das telas do tempo real Ap s estas duas etapas foi realizada a interliga o do esquema l gico com a IHM atrav s de bot es program veis do Excel Neste sistema o clicar do bot o gera um pulso no diagrama ativando a l gica de funcionamento O pulso de comando ap s passar por todos os intertravamentos aciona a sa da do diagrama l gico Com isso o resultado deste diagrama envi
86. e opera o um fator muito importante para o desempenho t cnico econ mico do SEP Em geral tais treinamentos s o baseados principalmente no estudo de normas e instru es de opera o mas com limitados recursos pr ticos de aprendizagem Por raz es bvias n o poss vel praticar treinamentos com os equipamentos em tempo real Por isto recorrer a t cnicas de simula o que proporcionem experi ncias virtuais muito pr ximas realidade da opera o com a representa o de diversos eventos e perturba es no sistema se mostra vantajoso pois garante ao operador uma viv ncia antecipada da ocorr ncia que poder vir a enfrentar Com isso ele estar mais apto a tomar a decis o mais acertada em um menor tempo evitando at mesmo acidentes com equipamentos e ou pessoas A fun o mais importante do simulador sem d vida a capacita o do operador no reestabelecimento do sistema ap s grandes perturba es n o obstante ineg vel que tamb m seja til na pr tica das atividades operacionais di rias como transfer ncias de alimenta o de um barramento a outro desligamento de um transformador para manuten o ajuste da pot ncia gerada por uma usina etc Apesar dos ineg veis ganhos propiciados pela utiliza o dos simuladores como instrumento de forma o e permanente capacita o dos t cnicos sua aplica o nos centros ainda se enconira em um n vel bastante aqu m do desej vel Contribuem para i
87. ectados 8 2 METODOLOGIA O comportamento din mico dos sistemas el tricos de pot ncia pode ser representado por um conjunto de equa es diferenciais ordin rias da seguinte forma y f y x t Equa o 8 1 Vari veis de estado dos elementos de controle EX ly Equa o 8 2 Vari veis de estado dos elementos din micos onde y R o vetor de vari veis de estado ou de fase que representam os modelos din micos dos elementos de controle da rede m quinas sincronas reguladores de tens o e velocidade compensadores est ticos etc x R vetor de vari veis de estado que representam os modelos din micos da rede el trica linhas transformadores capacitores etc um pequeno par metro que 105 representa a rela o entre as constantes de tempo dos subsistemas da Equa o 8 1 e da Equa o 8 2 O subsistema da Equa o 8 1 pode conter equa es com din micas muito diferentes Por exemplo a din mica de um controle autom tico de gera o muito mais lenta que a de um compensador est tico de reativos Por outro lado o fato de ser pequeno implica em que a din mica da Equa o 8 2 muito mais r pida que a da Equa o 8 1 Desta forma as constantes de tempo da Equa o 8 1 e da Equa o 8 2 podem variar de microssegundos para a rede el trica a minutos para controles autom ticos de gera o Por causa destas grandes diferen as a representa o matem tica do sistema da
88. edades f sicas com a utiliza o de m todos implementados em um computador digital m todos computacionais Esta ltima caracter stica foi fundamental para que nas d cadas de 60 e 70 o desenvolvimento de m todos computacionais para simula o dos SEP ganhasse um enorme impulso A grande variedade de modelos e as limita es pr prias dos computadores nas d cadas de 60 e 70 originaram o surgimento de softwares bem espec ficos dentro da 19 rea da simula o digital dos SEP como an lises de fluxo de carga ou pot ncia WARD HALE 1956 fluxo de pot ncia timo DOMMEL TINNEY 1968 transit rios eletromagn ticos DOMMEL 1969 transit rios eletromec nicos JOHNSON WARD 1956 an lise de curto circuito an lise harm nica e an lise de autovalores Tais desenvolvimentos originaram softwares que priorizavam as caracter sticas pr prias da sua respectiva an lise e praticamente desconsideravam as demais Atualmente uma nica abordagem que considere todas as an lises uma utopia at porque cada uma destas possui uma complexidade que ainda justifica seu tratamento como uma nica linha de investiga o dentro da comunidade cientifica da engenharia el trica Isto implica que os softwares atuais sejam adequados ou especializados para o tratamento e an lise de somente alguma das faixas de tempo mostradas na Figura 3 1 seja pela validade dos modelos matem ticos sobre os quais opera adequa o de seus algorit
89. ede din mico do SIN a partir dos dados disponibilizados pelo ONS e acoplar tais equivalentes aos dados detalhados dos equipamentos da empresa gt As simula es s o encerradas por tempo definido ou por comando do instrutor 4 2 Interface Homem M quina Para que seja dado o n vel de realidade adequada ao simulador uma das coisas mais importantes e que deve ser dada aten o especial a interface com a qual o treinando ir operar Esta interface nos casos de simuladores n o acoplados ao EMS 44 stand alone deve ser criada de forma mais semelhante poss vel aquela que encontrada na sala de controle da opera o de tempo real dos agentes usu rios do SDTO Com esse objetivo o SDTO dever possuir sua IHM na medida do poss vel igual a do EMS Para isso uma t cnica adotada a que faz uso de fotografias obtidas a partir das telas do EMS do tempo real Partindo dessas imagens realizada uma reconstru o detalhada em n vel de programa o a fim de recriar os objetos das telas do SDTO inserindo a es de controle em cada um deles A partir do conjunto de telas do EMS do COS para o qual ser criado o simulador s o ent o mapeadas todas as fun es dispon veis bem como os conjuntos de informa es e medi es poss veis de serem visualizadas nessas telas Aten o tamb m deve ser dada s especificidades de como ocorrem s opera es e visualiza o dos equipamentos em seus diversos e
90. elos din micos de geradores e das a es da prote o Apresenta capacidade de simula o superior ao tempo real Conta com a representa o de toda a rede da empresa composta de 1203 barras 40 Din mica limitada a representar a varia o de frequ ncia frente a diferen a carga gera o N o apresenta nenhuma simula o de rede limitada apenas representar equipamentos subesta o N o conta com a representa o e simula o das din micas do sistema Malhas com constantes de tempo muito pequenas s o desconsideradas a fim de aumentar o passo de integra o da simula o Utiliza apenas um c lculo de fluxo de pot ncia DC sem contar com qualquer representa o din mica 4 ESPECIFICA O FUNCIONAL DO SDTO O presente cap tulo buscar trazer informa es relevantes para a cria o e implanta o de um simulador din mico para treinamento de operador Esta especifica o ir auxiliar durante a fase de desenvolvimento do software para que todas as ferramentas e funcionalidades indispens veis e desej veis estejam contempladas Esta especifica o funcional foi embasada na bibliografia analisada no cap tulo anterior e principalmente nas considera es dos futuros usu rios desta ferramenta A an lise das experi ncias dos profissionais envolvidos na opera o do sistema teve grande import ncia na identifica o das principais necessidades que busco atender com a utiliza o do S
91. encontra se bloqueado para atua o Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Bloqueio do fechamento Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Perda do circuito de fechamento do seccionadora disjuntor pela IHM n veis local 1 2e3 e Perda do 1 e 2 circuito de abertura do disjuntor Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Perda do comando el trico da chave seccionadora disjuntor pela IHM n veis local 1 2e3 As molas que acionam o mecanismo de fechamento do disjuntor P lo A e ou B e ou se estiverem descarregadas n o mais poder o ser carregadas atrav s do motor e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o e Impossibilidade de realizar manobra no equipamento 54 da placa e Verificar se a moto bomba n o est funcionando Caso positivo tentar relig la e Verificar se o disjuntor auxiliar situado no arm rio de comando do disjuntor n o est atuado dever sinalizar no quadro sin tico e Verificar poss veis vazamentos no disjuntor e Informar a Opera o de Sistema e Inspecionar o disjuntor auxiliar no arm rio central da seccionadora disjuntor p tio buscando identificar o defeito e Rearmar o disjuntor auxiliar desarmado e Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG e Inspecionar os dispositivos auxiliares no arm rio central do disjuntor seccionadora p tio e Rearmar os dispositivos desarmados e Info
92. entas computacionais que utilizam a modelagem matem tica dos equipamentos da rede el trica atrav s de equa es diferenciais e ou alg bricas para solucionar sistemas submetidos a perturba es no dom nio do tempo A Figura 3 2 traz um resumo dos principais simuladores existentes no mercado separado por sua aplica o no tempo MARINHO 2008 E Transit ria E Transit ria E Transit ria Eletromagn tica Eletromec nica Eletromec nica Trif sica Trif sica Monof sica EMTP ATP EMTP RV EMTDC MATLAB SimPowerSystem SIMPOW NETOMAC DigSILENT PSS E MATLAB PSAT ANATEM Figura 3 2 Simuladores digitais do SEP 3 2 1 Simuladores para an lises de transit rios eletromagn ticos O desenvolvimento dos softwares de simula o e an lise eletromagn tica teve in cio com o EMTP Electromagnetic Transients Program e sua variante n o comercial ATP Alternative Transient Program Esses programas com mais de meio s culo ainda hoje s o utilizados maci amente e seu desenvolvimento e aperfei oamento tem sido continuo Em 2003 EMTP RV substituiu a ltima vers o comercializada do EMTP at ent o com uma interface gr fica denominada EMTPWorks EMTP RV 2011 Com o objetivo de estudar fen menos inerentes a sistemas de corrente cont nua em alta tens o CCAT ou High voltage Direct Current HVDC a empresa Manitoba Hydro
93. ente da rede el trica Sua caracter stica de software de c digo aberto em conjunto com recursos gr ficos pr prios de softwares comerciais tem originado sua crescente utiliza o dentro da comunidade acad mica O software brasileiro ANATEM An lise de Transit rios Eletromec nicos desenvolvido pelo CEPEL Centro de Pesquisas em Energia El trica na d cada de 90 e hoje amplamente utilizado no pa s tem apresentado ao longo dessas duas d cadas resultados confi veis Programado em Fortran ainda hoje n o sofreu qualquer altera o significativa um simulador extremamente robusto contando com uma representa o monof sica equivalente da rede e capaz de integrar uma grande gama de equipamentos el tricos com seus modelos de controle associados Sua flexibilidade na modelagem dos controles definidos pelo usu rio CDU onde pode ser inserido varios tipo de modelo atrav s de suas fun es de transfer ncia a grande e talvez mais imporiante ferramenta deste simulador Sua interface gr fica ainda limitada torna se o principal empecilho para utiliza o e para a dissemina o desta ferramenta pelo mundo Em geral alguns softwares que nasceram com um foco na an lise eletromagn tica conseguiram adequar suas formula es efetuar simplifica es para disponibilizar tamb m uma an lise eletromec nica permitindo uma representa o trif sica da rede el trica Na pr tica embora existam softwares com estas duas
94. ento do passo Em caso negativo rejeita se o passo e determina se que passo seria necess rio para que o erro se mantenha dentro da toler ncia Pode se tamb m avaliar ao final de cada passo que ordem de integra o resulta em menor erro de truncamento Isto permite se alterar simultaneamente o passo e a ordem de integra o A estimativa de erro de truncamento local dada por E hy k Equa o 8 10 S rie de Taylor onde k a ordem do m todo O m ximo passo de integra o h pode ser calculado considerando se que para este passo o erro seria igual ao da toler ncia Desta forma obt m se a o 7 E Equa o 8 11 Passo de integra o onde 7 a toler ncia 112 8 2 4 Resultados Um sistema com 5 barras e 2 geradores foi utilizado para testar o comportamento do algoritmo e mostrar os possiveis ganhos a serem obtidos nas simula es de LTD O sistema radial e os dois geradores est o nas extremidades do circuito A carga total de 630 MW Cada gerador est equipado com regulador de tens o e velocidade e estabilizador de sistemas de pot ncia O modelo do gerador de terceira ordem do regulador de tens o tipo est tico de segunda ordem do estabilizador de quinta ordem e do regulador de velocidade turbina hidr ulica de quinta ordem As constantes de tempo dos modelos variam de 10 milissegundos ms a v rios segundos Este um sistema stiff Os autovalores de maior e menor m
95. entros de opera o ou instala es dos agentes que venham a se relacionar com os centros de opera o do ONS devem dispor de recursos t cnicos e humanos que assegurem o seu desempenho em n vel compat vel com a qualidade de servi o exigida para a rede de opera o Tais centros devem dispor ainda dos seguintes itens gt operadores de sistema devidamente habilitados para as atividades de tempo real gt equipe de operadores que trabalhe em regime de turno ininterrupto dimensionada de forma compat vel com a quantidade de subesta es e usinas sob responsabilidade dos centros de opera o e com as atividades a serem executadas gt recursos de comunica o de voz com o centro de opera o do ONS com o qual o centro de opera o ou instala o do agente se relaciona gt recursos de grava o de voz das tratativas operacionais com os centros de opera o do agente ou com rg o de fun o similar designado pelo agente e com as subesta es e usinas da rede de opera o com os quais o agente se relaciona 11 gt as informa es de comunica o de voz gravadas devem ser arquivadas pelos agentes da opera o e pelo ONS por um per odo m nimo de dois meses excetuando se as grava es de voz relativas a eventos que foram objeto de Relat rio de An lise de Ocorr ncia RO ou de Relat rio de An lise de Perturba o RAP que devem ser armazenadas por um per odo m nimo de dois anos gt recursos de tele
96. er High pressure turbine K governor gain Ky high pressure turbine load fraction T3 Tq time constant LVG low value gate yaya state variables Medium low pressure turbine Figura 3 4 Diagrama de Blocos do RV para Turbinas T rmicas A representa o completa da carga feita considerando uma varia o de frequ ncia e tens o sobre ela Como a varia o de frequ ncia realizada de forma muito lenta esta parcela foi desconsiderada na simula o Por m o mesmo n o pode 34 ser dito sobre a varia o de tens o 4T neste caso a caracter stica da varia o da carga foi tomada segundo mostrado na Figura 3 5 AP 4 1 0 Ve Vm Vo V Figura 3 5 Caracteristica da Perda de Carga com a Tensao Onde Vk tens o em que a carga fica inerte VM tens o em que a carga fica saturado V0 tens o em que a carga zerado APM Veria o de pot ncia saturada Para a solu o das equa es do sistema de pot ncia o m todo particionado foi escolhido Neste m todo as equa es diferenciais n o lineares do gerador e da rede s o resolvidas alternadamente Complementarmente o m todo de integra o utilizado foi o trapezoidal impl cito pois numericamente est vel permitindo um maior passo de integra o com precis o razo vel Ap s o desenvolvimento do simulador que os autores chamam de OTS eles realizaram uma compara o entre outros programas usuais de estabilidade transit ria
97. eram em n veis de tens o de 138 kV a 220 127 V cuja finalidade distribuir a energia el trica recebida do sistema de transmiss o a todos os consumidores finais pertencentes ao centro de consumo A grandeza que representa a quantidade de energia requerida pelo centro de consumo a demanda el trica a qual n o constante variando continuamente A energia el trica em corrente alternada CA n o pode ser armazenada em grandes quantidades tendo que ser produzida e entregue gerada transmitida e distribu da no instante em que requerida demandada Por exemplo no momento em que um usu rio acende uma l mpada de 100 W demanda aumenta em 100 W algum gerador tem que aumentar sua pot ncia gerada em praticamente 100 W gera o aumenta em 100 W Como este incremento n o ocorre imediatamente como a demanda solicitada o desbalan o de carga origina varia es de algumas grandezas el tricas frequ ncia e tens o terminal nos geradores Para que o sistema seja restaurado sua condi o de equil brio necess ria a aplica o de dispositivos de controle sobre os diversos elementos do SEP evitando assim que a manuten o de um desequil brio prejudique os padr es de qualidade O controle do SEP realizado nos centros de supervis o e controle tamb m chamados de Energy Management System EMS os quais utilizam um sistema SCADA para monitorar e capturar todos os dados necess rios e relevantes dos SEP Os SCADA s
98. eria com o CEPEL que pretendia desenvolver um ambiente de simula o de sistemas el tricos conjugado ao sistema de Supervis o e Controle de Sistemas El tricos da CHESF o SAGE O simulador denominado SIMULOP foi o resultado da integra o da ferramenta EMS SAGE do CEPEL com um simulador digital de tempo real o Operator Training Simulator OTS de propriedade da Electric Power Research Institute EPRI Conforme descrito por LEITE et al 2007 o simulador possibilita a reprodu o do comportamento do sistema el trico em tempo real O m todo empregado na solu o do fluxo de pot ncia o algoritmo Desacoplado R pido com um passo de integra o limitado em no m nimo 1 segundo Com este passo de integra o poss vel representar de forma precisa as frequ ncias num programa que emprega o m todo trapezoidal limitadas a menos de 0 1 Hz Um software com estas caracter sticas est capacitado para representar din micas lentas do sistema el trico O SIMULOP composto de modelos matem ticos que possibilitam a representa o de v rios equipamentos da rede como linhas de transmiss o CA e CC barramentos disjuntores seccionadoras transformadores compensadores est ticos e 29 sincronos equipamentos de prote o modelagem da carga fontes geradoras e do CAG Al m disso o SAGE OTS disp e de um subsistema que disponibiliza para o instrutor do treinamento um conjunto de recursos que facilitam a cria o de cen r
99. ficar as condi es da rede ou seja imputara eventos que dever o ser processados pelo motor de simula o O segundo ter a fun o de explicitar as condi es el tricas e topol gicas do SEP simulado mostrando as condi es operacionais dos equipamentos e as grandezas el tricas de um determinado ponto em um instante espec fico A seguir mostraremos algumas partes da IHM que ser utilizada no SDTO com suas funcionalidades e especificidades que foram sugeridas ao longo deste trabalho Na Figura 5 5 se pode ver a tela geral de opera o do sistema simulado Nela est o contidas as primeiras informa es essenciais para uma identifica o instant nea de qualquer anormalidade que ocorra neste sistema Para isso est o dispon veis no unifilar informa es de disponibilidade de equipamentos e alarmes das prote es de cada equipamento e subesta o Na tela n o poss vel que qualquer opera o ou manobra seja realizada ela somente fornece os atalhos caminhos para as subesta es onde est o localizados os equipamentos manobraveis e os setting de controle 74 SA BJD SE REMOTO SE REMOTO SE REMOTO LTRDEBJD LTBUDICA EEE SA CMD Serra da Mesa LTD ey LTRDEB D LTBJDICA LTICASPU LTICASPU LTSPUCMD 1 2 Arquitetura Geral OE iS 2i 3 1 d E Compensador Est tico 102 03 1 tamos 05E3 05E3 Linha Viva 63 D r 4 1 D Ir 05E2 LT SM SD LT SD RDE LT RDE BJD LT BJD ICA LT ICA
100. formula es os simuladores para transit rios eletromecanicos consagrados no mundo o PSS E e no Brasil o ANATEM s o aqueles que exploraram e se especializaram nas ltimas d cadas na utiliza o de uma representa o fasorial monof sica da rede el trica Isto aconteceu basicamente devido a i antiga escassez de recursos computacionais li um sistema de transmiss o balanceado e iii exist ncia de artif cios para a representa o de perturba es desbalanceadas em uma rede balanceada HARLEY et al 1987 HARLEY et al 1988 A utiliza o de uma representa o fasorial monof sica originou um grande avan o nos algoritmos de solu o e no enriquecimento de modelos 23 tornando poss vel a amplia o do conjunto das perturba es estudadas em larga escala dentro da an lise de estabilidade eletromec nica Atualmente considerando o ponto de desenvolvimento e o alcance dos modelos e algoritmos a utiliza o somente de uma representa o fasorial monof sica em lugar de uma representa o fasorial trif sica torna se suficiente na rea da an lise de estabilidade eletromec nica para redes de transmiss o O surgimento de pequenos geradores conectados dentro das redes de distribui o gera o distribu da redes com consider veis desbalan os est permitindo a atual utiliza o dos recursos de simula o trif sica dispon veis em alguns dos softwares previamente comentados 3 3 Simuladores para tre
101. ia o SDTO deve ser capaz de determinar o ponto do carregamento do sistema Com esse valor ent o feita uma compara o com uma curva di ria t pica de carregamento definida pelo treinador e a partir deste ponto a cada check sincronismo um novo n vel de carregamento imputado simula o A considera o do efeito da varia o da tens o sobre a carga tamb m deve ser levada em conta Uma possibilidade realiza la sobre uma curva pr determinada conforma explicitado na Figura 3 5 66 O balan o de carga e gera o quando afetado seja por pequenas varia es ou n o acarreta no primeiro momento um desvio da frequ ncia de seu valor nominal 60 Hz A primeira tratativa na tentativa de restaurar o equil brio entre carga e gera o realizada automaticamente pelos reguladores de velocidade das unidades geradoras Estes em fun o do seu estatismo ou erro de frequ ncia incrementam ou decrementam a pot ncia mec nica fornecida pelas turbinas ao estator fornecendo mais ou menos pot ncia el trica ao sistema fazendo com que a frequ ncia caminhe novamente para seu valor nominal N o obstante devido ao erro de frequ ncia permitido esta primeira regula o n o zera completamente o erro ou desvio de frequ ncia sendo necess rio um segundo mecanismo de controle denominado Controle Autom tico de Gera o CAG Este para desvios inferiores a 0 5 Hz encaminha sinais de comando para usinas previamente selecionadas a fi
102. ico dos componentes da rede E composto pelas seguintes fun es gt Simula o do comportamento din mico do sistema atrav s dos modelos matem ticos do motor de simula o gt Processamento da fila de eventos pr programados ou eventos definidos em tempo real pelo instrutor ou pelos operadores gt Processamento em tempo real dos alarmes gerados pelos resultados da simula o 4 Subsistema Banco de Dados Este subsistema respons vel pelo gerenciamento e armazenamento dos seguintes dados gt gt Configura es da rede el trica interna e externa Cen rios de opera o despacho de gera o cargas estado dos equipamentos do sistema etc Cen rios de simula o combina o da configura o da rede el trica cen rio de opera o eventos programados par metros de simula o etc Resultados da simula o A Figura 5 1 apresenta uma vis o global da arquitetura do simulador com os quatro subsistemas descritos acima 70 R Operador Supervisor Instrutor ied subsystem Subsistema Interface Gya N include N subsystem Kit ude clude q Subsistema apsty or a I N Cd no 4 1 Pd s Ma 1 Pi 1 Pd include include lt includep 4 a i 1 4 fa y subsystemb includg Subsistem Banco de 1 subsystem 1 A Subsistema Simulador Dados 1 und nossa LL PR DP A a ey
103. idor Neste momento a barra de interface entre os sistemas em nosso exemplo nb 235 ser substitu da por um n que interliga toda a SE interna com seus ramos chaves disjuntores e equipamentos pertinentes ili No caso de se ter uma rede simulada com subesta es interligadas por linhas de transmiss o estas s o eliminadas do caso ONS para que possam ser conectadas ao v o representado por um n el trico dos seus respectivos bay s em cada SE Os valores das impedancias e capacidades das linha original s o mantidas no novo formato iv Para facilitar a converg ncia inicial do caso base de fluxo de pot ncia a Camada de Interface de Dados atribuir a todos os n s da SE a mesma magnitude e ngulo da tens o origin rio do caso ONS que posteriormente ser ajustado na converg ncia do fluxo de pot ncia Como j descrito a modelagem da topologia do sistema interno ser em linhas gerais feita uma unica vez O modelo ficar populado no banco de dados e dispon vel em sua configura o nominal ou seja o modelo topol gico das subesta es estar o na condi o nominal de opera o Caber ao instrutor se desejar redefinir as condi es operacionais de uma ou outra SE para o exerc cio A cria o do equivalente din mico citado nos cap tulos anteriores ser realizada igualmente por um aplicativo acoplado ao servidor mesmo aplicativo respons vel pelo acoplamento do caso ONS topologia interna Nesta camada o a
104. ifica o Al m das modifica es no sistema esta reciclagem uma exig ncia do ONS pois a habilita o do operador tem validade limitada Nos levantamentos e entrevistas realizadas nos centros de controle que visitei pude verificar que em geral para o treinamento de novos operadores somente os dois primeiros m todos da Tabela 2 1 s o inicialmente empregados O m todo comportamental analisado pelos supervisores durante a execu o das atividades di rias e o simulado n o usualmente empregado Embora o ONS n o especifique os m todos de treinamento para os operadores do SIN evidente que a possibilidade da utiliza o de um simulador no desenvolvimento e treinamento de operadores pode contribuir de forma exponencial para sua forma o Al m da consolida o dos procedimentos operacionais anteriormente estudados e debatidos o SDTO fornecer ao operador a velocidade e precis o exigidas na execu o da opera o em tempo real e possibilitar a avalia o de suas compet ncias t cnicas comportamentais e psicol gicas mediante situa es de stress Os m todos empregados para o treinamento dos operadores inerente a cada empresa no entanto em muitos casos eles s o semelhantes De igual forma de sua responsabilidade definir entre outros o n vel de escolaridade desej vel para o cargo de operador Pude observar nos COS a que tive acesso que os operadores nem sempre t m uma forma o superior e ou t
105. inamento de operador STO Simuladores para treinamento de operadores existem em forma de produtos comerciais e diversas pesquisas e semin rios t cnicos est o constantemente abordando este tema Pela enorme potencialidade que este instrumento pode proporcionar ao treinamento e prepara o adequadas de um operador in meras empresas e institui es acad micas t m se dedicado ao desenvolvimento de simuladores Muito deste empenho se deve crescente complexidade de opera o de um SEP cada vez mais interligado bem como pela grande capacidade de processamento dos computadores modernos O levantamento dos simuladores para treinamento de operadores existentes no mercado proporcionar conhecer as filosofias empregadas na cria o e utiliza o al m do que possibilitar a identifica o de caracter sticas importantes de um STO 3 3 1 Hist rico do STO Conforme CASTRO 2007 a id ia de utilizar ferramentas computacionais para recriar em um ambiente simulado o comportamento do sistema el trico com o objetivo de treinar operadores para atuar nos sistemas el tricos reais n o nova nos meios acad micos nem entre as empresas da rea de energia el trica O blackout ocorrido em Nova lorque em 1977 desencadeou uma busca pelo desenvolvimento de ferramentas que pudessem auxiliar os engenheiros nos estudos pr operacionais bem como por ferramentas que pudessem capacitar os operadores das salas de controle Com o objetivo de
106. ine de forma a garantir uma representa o fiel ao operador treinando da sala de opera o Como descrito por SILVA et al 2009 o ASTRO tem o objetivo principal de familiarizar o operador com o ambiente de um centro de opera o e com as situa es de conting ncias O ASTRO composto por tr s m dulos onde o primeiro um editor de cen rios que permite que o treinador crie atrav s de uma interface gr fica novas simula es de treinamento que sejam adequadas realidade da empresa e que permitam que os operadores aprendam mais sobre situa es que apesar de raras s o de vital import ncia O segundo um programa de simula o da opera o que funciona de forma integrada e transparente com o SAGE permitindo que o operador trabalhe dentro da situa o simulada como se estivesse efetivamente enfrentando o 26 problema real O terceiro e ltimo m dulo um analisador de desempenho que permite ao instrutor analisar e qualificar uma simula o realizada gerando informa es de retorno para o operador de modo que este possa verificar seu desempenho e aprimor lo Um ponto de destaque mencionado anteriormente que este simulador n o capaz de calcular os estados da rede ap s alguma interfer ncia ou evento ocorrido Para que o treinamento possa ter um melhor aproveitamento o treinador deve ao criar os cen rios definir algumas informa es como valores dos estados iniciais finais e intermedi rios qu
107. ios de treinamento Neste subsistema o instrutor pode construir ou editar um novo caso base a partir da sele o de um caso base previamente salvo ou a partir de um snapshot do sistema obtido do estimador de estado do SAGE Adicionalmente o instrutor deve criar um grupo de eventos que podem ser programados cronologicamente para ocorrer durante o treinamento Recursos como in cio pausa inser o e remo o de eventos e grava o da simula o podem ser realizados a qualquer momento durante o treinamento Uma grande vantagem observada neste simulador que ele tem a capacidade de interligar diferentes centros de opera o possibilitando que num mesmo treinamento possa ser ministrado em diferentes centros de controle simultaneamente Segundo a descri o em VOLSKIS et al 2005 o ONS tem em seu Centro Nacional de Opera o do Sistema CNOS um simulador de rede que a integra o do simulador da EPRI OTS com o sistema SAGE do CEPEL Ele n o menciona o nome espec fico deste simulador mas pela an lise realizada se trata do software SIMULOP utilizado pela CHESF e descrito anteriormente Ele ainda descreve que o software descrito apenas como DTS Dynamic Training Simulation tamb m utilizado pelo ONS em seu Centro de Opera o Regional SUL COSR S O simulador integrado ao EMS deste centro desenvolvido e mantido pela AREVA ele conta com diversas funcionalidades e atualmente conta com a representa o de 490 barras
108. itadas em fun o dos instantes de tempo que se manifestam Por exemplo descargas atmosf ricas s o fen menos naturais extremamente r pidos e da mesma forma afetam o sistema em tempos da ordem de 10 s Por outro lado a varia o da carga de um SEP um fen meno mais lento que consequentemente demora a ser percebido e respondido pelos equipamentos que o constituem em torno de algumas horas 18 Surtos Atmosf ricos Surtos de manobras Resonancia Subsincrona Demanda 10e 10e 10e 10e 10e 10e 01 10 10 100 10e 10e 10e 1 grau 60 Hz 1 ciclo 1 minuto Figura 3 1 Evolu o temporal das perturba es interessante notar que diversos elementos constitutivos de um SEP podem apresentar comportamentos diferentes para cada janela de tempo considerada na Figura 3 1 Isso implica a necessidade de uma representa o matem tica distinta de um mesmo elemento para cada per odo considerado Os modelos matem ticos e principalmente computacionais utilizados t m evolu do atrav s do tempo Antes da d cada de 50 eram utilizados modelos an logos f sicos que em escala reduzida representavam certos aspectos correspondentes as grandes reas dos SEP chamados de analisadores de rede ALVARADO THOMAS 2001 Ao final da d cada de 50 iniciou se o uso de modelos simb licos especificamente modelos matem ticos utilizando s mbolos para representar propri
109. iza o da atua o Falta de uma das fases consequentemente atua o do rel 27M Poder ocorrer queda de press o hidr ulica Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Perda da alimenta o AC para 26 Se a moto bomba estiver em funcionamento desligar a chave CA inspecionar as conex es hidr ulicas quanto a vazamento e situa o do indicador de n vel de leo e Se a moto bomba estiver parada verificar se o quick lag de alimenta o est ligado Informar a Opera o de Sistema e Verificar no arm rio do disjuntor o termo magn tico 49 atuado e resetar Caso atue novamente comunicar aos rg os respons veis Verificar no arm rio de comando do disjuntor se o mesmo atuou Caso positivo relig lo Verificar poss vel queima de fus vel Informar a Opera o de Sistema Verificar no arm rio de comando do disjuntor se o mesmo atuou Caso positivo relig lo Informar a Opera o de Sistema Verificar se houve queima de algum fus vel caso positivo troc lo por outro Inspecionar motobomba verificando disjuntor Informar a Opera o de Sistema Inspecionar fus veis Inspecionar painel e fontes AC Informar ao SLOG e manuten o ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS as cargas derivadas da barra Alarme sonoro e Inspecionar retificador sinaliza o da e Informar ao SLOG atua o Para ide
110. izer que eles sejam capazes de proporcionar um aprendizado completo tanto da interface gr fica do tempo real como da totalidade do sistema el trico e de suas din micas inerentes Com o intuito de fornecer um resumo das vantagens e desvantagens observadas ao longo deste levantamento a Tabela 3 1 mostra algumas das principais caracter sticas a serem consideradas no desenvolvimento do SDTO No cap tulo seguinte buscarei descrever com base no que acredito ser o mais apropriado boa parte das especifica es que um simulador de treinamento de operador deve conter 38 Tabela 3 1 Vantagens e Desvantagens dos STO analisados Foco na opera o e nos estados dos Sem simula o STS equipamentos e dos sistemas de prote o matem tica das das subesta es influ ncias sist micas STO Avalia o te rica das caracter sticas dos Interface exclusivamente Bielor ssia equipamentos e das sequ ncia das a es em textos sem qualquer a serem tomadas tipo de simula o ASTRO ITAIP PowerWord Simulation CEMIG DTS Ranger SIMULOP Integrado ao EMS com IHM id ntica sala de controle Possibilita a cria o de cen rios de treinamento e an lise do desempenho do operador IHM id ntica atrav s de print das telas de controle Proporciona conhecimento nas instru es de opera o e nas telas de tempo real Cria o de lista de eventos e intera o do usu rio com comandos nos equipamentos Solu o de
111. larme sonoro e sinaliza o da atua o Indisponibilidade da prote o Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Perda das fun es que depende deste rel Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Comuta o autom tica trip para circuito 1 e 2 disjuntor Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Comutado auto trip prote o para circuito 1 e 2 disjuntor Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Bloqueia atua o do Inspecionar os disjuntores 52 1 e 52 3 instalados na caixa dos TP s Rearmar os disjuntores desarmados Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG Inspecionar disjuntor 52 2 na caixa de liga o dos TP s da linha e Rearmar o dis 52 2 caso esteja desarmado Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG e Verificar exist ncia de outras sinaliza es Inspe o mini disjuntor na caixa de liga o TPC e Informar CROL SLOR e manuten o Registrar ocorr ncia e Verificar exist ncia de outras sinaliza es Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG e inspecionar prote o e Rearmar rel bi est vel e Informar CROL SLOR Registrar ocorr ncia e Rearmar bi est vel Inspecionar Prote o e Informar CROL SLOR Registrar ocorr ncia Inspecionar disjuntores na caixa do TP da LT Informar a Opera o de
112. m de que estas possam suprir ou absorver a diferen a pot ncia el trica do sistema No Brasil este controle inerente aos sistemas de supervis o e controle dos centros do ONS Conforme j mencionado o CAG s atua para varia es iguais ou inferiores a 0 5 Hz da frequ ncia nominal Nos casos em que desvios maiores s o observados esse controle automaticamente desligado e a tentativa de restaurar o sistema s suas condi es nominais deve ser realizada pelos operadores nos centros de controle Caso a frequ ncia atinja valores inferiores a 58 5 Hz outro controle acionado o Esquema Regional de Al vio de Carga ERAC Esse controle atua no sentido de aliviar o carregamento do SEP em determinadas regi es que estejam com d ficit de pot ncia el trica Ele apresenta cinco est gios de atua o onde para cada n vel de frequ ncia atingida a abaixo de 58 5 Hz um novo montante de carga cortado na tentativa de se evitar a perda total de sincronismo do sistema A Tabela 4 2 exemplifica a filosofia de atua o do ERAC para as regi es Sudeste Centro Oeste e Sul do Brasil com os est gios e montantes de cargas a serem cortadas em situa es que levem o sistema a observar subfrequ ncias Tabela 4 2 Ajustes do ERAC das Regi es Sudeste Centro Oeste e Sul ONS 2009 Sudeste CO CARGA CARGA EST GIO AJUSTE REJEITADA REJEITADA HZ Yo Tanto o CAG como o ERAC s o importantes controles de um SEP princip
113. ma fun o atividade ou desafio proposto Sobre este aspecto acredito que a elabora o de um treinamento eficaz deva lan ar m o de diferentes m todos que alcancem o objetivo pr tico de capacitar os operadores em suas atividades di rias TONELLI 1997 apresenta na Tabela 2 1 uma distin o entre m todos estrat gias e t cnicas atrelando claramente neste contexto um determinado m todo a seus objetivos e caminhos determinantes para alcan los Tabela 2 1 M todos estrat gias e t cnicas de treinamento TONELLI 1997 METODOS ESTRAT GIAS T CNICAS Est gios M todo Pr tico Aprender fazendo Entrevistas Debates Explana o do instrutor M todo Conceitual Aprender pela teoria Explana o dos alunos Apresenta es em geral Material impresso Din mica de grupo M todo Comportamental Desenvolvimento psicol gico Viv ncias Auto an lise Jogos e exerc cios Dramatiza es M todo Simulado Aprender imitando a realidade Jogos de empresa Estudo de caso 14 ineg vel que a utiliza o de todos esses m todos no treinamento de um operador do SEP facilitaria sua aprendizagem e fixa o dos procedimentos a serem executados e o muniria de informa es razo veis para o desempenho correto e gil de suas atividades De igual forma aprendizagem inicial a reciclagem constante dos operadores uma atividade muito importante pois o SEP e os procedimentos operacionais est o em constante mod
114. mas discretos representados pela Equa o 8 8 estabelece que lt M z 2 Yz A Se z satisfaz uma condi o Lipschitz ou seja J para todo z z onde a constante Lipschitz M satisfaz 0 lt M lt 1 ent o existe uma nica solu o z a e se fall definido pela Equa o 8 8 ent o z sa a medida que v gt 00 110 Por exemplo se a constante Lipschitz na Equa o 8 5 de fcom rela o a y L Pn converge para uma nica solu o da Equa o 8 7 contanto que ent o podemos tomar M como sendo hf Le a itera o descrita na Equa o 8 8 h lt 1 g L Equa o 8 9 Condi o de converg ncia Para um sistema de equa es diferenciais lineares y Ay Bu a constante l Lipschitz pode ser L Al max 2 onde 2 um autovalor de A Para sistemas n o lineares a determina o desta constante bem mais complicada Para sistemas stiff L gt gt 1 o que imp e severas restri es no tamanho de h A solu o para o sistema stiff a utiliza o da itera o de Newton definida da seguinte forma 7 z ghz F z vy 0 1 2 onde F z e J a matriz Jacobiana da Equa o 8 7 A converg ncia da itera o a Dad tat ke 0 de Newton local portanto depende do valor inicial Se o valor inicial y estiver na regi o de converg ncia da solu o a converg ncia obtida e quadr tica Se n o converge tenta se uma
115. mes de prioridade 1 e 2 em vermelho e azul respectivamente Prioridade 3 gt Sinalizam ocorr ncias que n o interferem de imediato na opera o dos equipamentos e LT s Esses eventos podem ser informados aos setores de manuten o em hor rio mais conveniente Podem fornecer informa es sobre desligamentos autom ticos e n o possui alarme sonoro somente visual A tela de alarmes e eventos em prioridade 3 mostra a descri o dos alarmes de prioridade 1 2 e 3 em vermelho azul e preto respectivamente 87 gt Evento gt Ocorr ncias que n o se enquadram em nenhum tipo de alarme s o registradas diretamente no hist rico e s podem ser visualizadas se selecionado o atalho contido na tela de alarmes Todo alarme quando operado passa a piscar na sua respectiva cor Ao ser reconhecido para de piscar permanecendo na cor do alarme e ao ser normalizado a cor do elemento passa a sua cor original Note que falamos dos equipamentos e n o da descri o da ocorr ncia na lista de alarmes e eventos a qual permanece na cor de sua prioridade Todo alarme n o reconhecido permanecer piscando mesmo que j tenha sido normalizado e neste caso ao ser reconhecido passar diretamente para a cor cinza O reconhecimento dos eventos atuados pode ser feitos individualmente bastando para isso clicar com o bot o direito do mouse no c rculo que estiver piscando Esses alarmes tamb m podem ser reconhecidos de uma s vez bastando para i
116. mos ou ainda por requisitos de desempenho computacional Os efeitos das perturba es mostradas na Figura 3 1 s o adequadamente simulados com a utiliza o individual ou conjunta de softwares especializados em cada faixa de tempo a saber gt Fluxo de pot ncia An lise que estuda os efeitos permanentes regime permanente das perturba es desprezando qualquer efeito transit rio modelada como um conjunto de equa es alg bricas fasoriais gt Estabilidade transit ria eletromec nica An lise que estuda os efeitos transit rios das perturba es considerando as intera es entre a energia mec nica armazenada nas m quinas rotativas existentes majoritariamente nos geradores e a energia consumida na rede el trica modelada como um conjunto de equa es alg bricas diferenciais com grandezas fasoriais O conjunto de valores iniciais das equa es diferenciais obtido da sa da da an lise de fluxo de pot ncia gt Estabilidade transit ria eletromagn tica An lise que estuda os efeitos transit rios das perturba es considerando principalmente as intera es eletromagn ticas entre as indut ncias e capacit ncias dos elementos do sistema el trico modelada como um conjunto de equa es diferenciais com grandezas em valores instant neos O conjunto de valores iniciais das equa es diferenciais geralmente obtido da sa da do fluxo de pot ncia 20 3 2 Simuladores de SEP S o ferram
117. namento com as configura es topol gicas de suas subesta es e com a inclus o de eventos que julgar pertinentes para o exerc cio Ap s esta etapa o treinamento estar pronto para ser iniciado 92 6 CONCLUS O Para que um programa de Simula o de Treinamento de Operador seja bem sucedido deve haver uma dedica o por parte dos gestores em alocar os recursos necess rios a fim de utilizar o SDTO em seu pleno potencial Estes recursos devem incluir um instrutor ou instrutores um engenheiro de banco de dados e um grupo de apoio formador em parte pelos pr prios operadores Esta equipe de trabalho conjunto uma excelente maneira de resolver problemas relacionados a modelagens aplica es avan adas e defeitos bugs que possam ocorrer no SDTO Se n o for fornecido pelo vendedor desenvolvedor a cria o de um manual do SDTO essencial para permitir que outras pessoas na organiza o possam utilizar esta ferramenta para uma variedade de aplica es como por exemplo estudos pr e operacionais Espera se que este trabalho seja til em fornecer informa es pertinentes ao manuseio e utiliza o do simulador A tend ncia que a complexidade dos sistemas de energia ditar a necessidade de que cada vez mais simula es sejam realizadas para que novos equipamentos possam ser contemplados no sistema de forma segura Novos sistemas de gerenciamento de energia a seguran a do sistema em mudan a e as exig ncias para
118. ncia Para o simulador de treinamento de operadores o modulo de interface gr fica n o ser utilizado tendo em vista que a interface do simulador dever ser desenvolvida de forma a reproduzir o ambiente de opera o da sala de controle Os modelos din micos fazem parte do N cleo Adicionalmente uma Interface de Aplica o do Programa API tamb m ser desenvolvida para comunica o do motor de simula o com os demais componentes do SDTO 116 Shell O Shell cont m v rias fun es para ler e escrever dados e relat rios em arquivos Um interpretador de comandos script tamb m faz parte do Shell N cleo O N cleo do ORGANON cont m quatro componentes principais ORGANON Kernel modelos e m todos para an lise est tica modelos e m todos para an lise din mica e m todos para an lise de seguran a Estes componentes compreendem o motor de c lculo do programa e que formam o n cleo do simulador Modelos Din micos Os modelos din micos do ORGANON est o sumarizados na Tabela 8 3 e podem ter seus diagramas de blocos visualizados no manual do ORGANON Tabela 8 3 Resumo dos modelos din micos Descri o Controle Autom tico de Gera o Modelos com capacitor s rie controlados 117 Modelos Descri o Transducer Transdutores de tens o Sistemas de prote o API A API do ORGANON cont m basicamente uma fun o para troca de dados de modelo est tico uma fun o para troca de d
119. noro e sinaliza o da Foi desativada a atua o TELEPROTE O CHAVE NA POSI O teleprote o Teleprote o n o ESIE envia nem recebe sinal para de MRD Prov vel x indisponibilidade Alarme sonoro e are reaa teleprote o caso sinaliza o da falhe os dois m dulos atua o da teleprote o Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Bloqueio do disjuntor Houve atua o da RELE DE BLOQ 86 fun o 86 por uma ATUADO das prote es 591 ou 59T 62BF Sinaliza o da atua o Perda de comando do disjuntor pela IHM n veis local 1 2 e 3 Chave seletora de CHAVE EM LOCAL comando do disjuntor est posicionada em LOCAL 58 e Informar CROL SLOR e Resetar rel 86 caso 59 ou 62BF Registrar ocorr ncia e Informar CROL SLOR Registrar ocorr ncia Verificar se as duas chaves est o em teste Aguardar autoriza o do CROL para colocar esta chave na posi o servi o Registrar ocorr ncia Inspecionar teleprote o Informar CROL Verificar sinaliza o nos LED S Resetar fun o 86L e Informar CROL SLOR Aguardar instru o CROL para fechar disjuntor Registrar ocorr ncia e Confirmar chave seletora de comando do disjuntor instalada no arm rio central de comando do disjuntor p tio em LOCAL e Certificasse das raz es pela qual a chave est em LOCAL Posicion la em REMOTO ALARMES
120. ntegrado ao EMS Limita a intera o do usu rio uma nica vez Impossibilidade de reproduzir eventos ocorridos em tempo real Limitada representa o da din mica do sistema Din mica limitada a representa o do CAG e das varia es da frequ ncia Possibilidade apenas dois usu rios por se o Limitada representa o da din mica do sistema a varia es de frequ ncia Simulador Vantagens Desvantagens DTS ONS COSR S STPO STS Furnas DTS NYSEG Integrado ao EMS contando com a representa o de toda rede b sica da regi o Sul e parte do Sudeste do pa s Executa um calculo de fluxo de pot ncia continuado associado uma simula o din mica simplificada Conta ainda com as fun es b sicas de prote o e com a facilidade de exporta o de cen rios do tempo real Se limita a capacitar os operadores nas normas e procedimentos operacionais da empresa Conta com uma integra o um ambiente virtual possibilitando que usu rios participem remotamente de um treinamento Integrado ao EMS possibilitando a obten o dos dados hist ricos de todos os centros de controle da empresa Conta com a possibilidade de se realizar treinamentos simult neos entre diversos centros de opera o Conta com a execu o de um c lculo de fluxo de pot ncia podendo se observar a atua o das prote es e dos alarmes id nticos aos de tempo real Conta com uma representa o simplificada dos mod
121. ntificar se a fuga Caso ocorra nova positiva ou negativa fuga terra poder necess rio retirar a tampa ocorrer atua es frontal superior do rack do indevidas retificador Alarme sonoro e Inspecionar retificador sinaliza o da e Verificar estado atua o retificador e bateria na Falta uma fonte de IHM alimenta o Vcc Informar ao SLOG e Informar ao SLOG Inspecionar disjuntor e Verificar alimenta o DC Alarme sonoro e do disjuntor atrav s dos sinaliza o da disjuntores auxiliares no atua o painel de comando do O disjuntor n o disjuntor aceita comando Caso n o seja poss vel el trico remoto ou normalizar tens o DC local providenciar transfer ncia do disjuntor junto opera o Registrar a ocorr ncia Retificador de CC ou RETIFICADOR FUGA cargas derivadas A TERRA encontra se com fuga a terra RETIFICADOR Retificador encontra DEFEITO INTERNO se com defeito interno Os circuitos de FALTA CC CIRCUITO abertura e fechamento ABERTURA E do disjuntor FECHAMENTO encontram se sem tens o DC Alarme sonoro e O circuito de sinaliza o da FALTA 125VCC alimenta o do motor atua o MOTOR da seccionadora oA seccionadora nao encontra se sem aceita comando tensao DC el trico remoto ou local Ommoord e Alarme sonoro e Inspecionar chave TEMPO DE sinaliza o da seccionadora MANOBRA sae acora atua o e Desligar alimenta o do EXCE
122. nto e forma o dos operadores mas tamb m como ferramenta de estudos para a rea de engenharia e tamb m na rea de rela es p blicas onde a PECO pode demonstrar para os visitantes uma simula o da opera o ou uma ocorr ncia do sistema el trico real Uma caracter stica importante deste DTS como chamado na refer ncia sua facilidade de integra o e comunica o com o EMS do centro de opera o Na PECO isso n o diferente ela conta com uma sala de treinamento que replica completamente o ambiente de tempo real tanto no que diz respeito aos consoles mapas e telas como tamb m das informa es e equipamentos de comunica o que s o usados no centro de opera o Este ambiente de treinamento conta com uma separa o de vidro entre o treinando e o treinador que se comunicam atrav s de telefones O instrutor desempenha o papel de todas as entidades externas com as quais o operador necessita interagir durante seu trabalho di rio Este DTS conta com a facilidade de pausar e rever as simula es isso permite que o instrutor tire as d vidas dos treinandos e possivelmente permite que uma determinada se o seja reiniciada a partir de um momento espec fico A partir do 3 Estimador de Estados de tempo real o DTS capaz de capturar as informa es necess rias como tens es ngulos gera o carga e topologia do SEP real Com essas informa es um caso base criado onde ent o configurada uma
123. nto e simula es formado por um conjunto de servidores que se comunicam com todos os centros de opera o regionais da empresa recebendo os dados de tempo real Como os servidores do STS est o interligados rede operativa de Furnas eles podem ser acessados remotamente de qualquer lugar da empresa possibilitando treinamentos que envolvam diversos centros de opera o simultaneamente 31 O simulador composto de tr s principais estruturas o SIMULASOL PRESIMULA e FPSIM fluxo de pot ncia simulado O SIMULASOL a interface onde o instrutor cria as ocorr ncias prepara os cen rios e altera as configura es de rede e sist micas importadas do EMS O PREMISIMULA prepara o ambiente para a simula o reestabelecendo os dados hist ricos de uma determinada combina o de data e hora do EMS e respons vel por verificar se poss vel executar o programa FPSIM O FPSIM acionado pelo SIMULASOL para calcular o novo ponto de opera o do sistema el trico ap s qualquer tipo de altera o na topologia Ele composto por um configurador de rede e um fluxo de pot ncia N o fica claro qual a dimens o da rede externa empresa que representada no simulador contudo uma funcionalidade interessante que pode ser observada que este software conta com um sistema de an lise de redes SAR em tempo real Este m dulo verifica a observabilidade do SEP modelado e caso este n o seja observ vel o FPSIM n o pode ser e
124. o JARDIM J L D A 2011 Organon HPPA Rio de Janeiro 97 JEROSOLIMSKI M LEVACHER L 1994 A new method for fast calculation of jacobian matrices automatic differentation for power system simulation IEEE Transactions on power systems v 9 n ISSN 0885 8950 May pp 700 706 JOHNSON D L WARD J B 1956 The solution of power system stability problems by means or digital computer IEEE Transactions on power apparatus and systems v 75 n ISSN 0018 9510 January pp 1321 1329 KOSTIE T CHERKAOUI R GERMOND A et al 1998 Decision aid function for restoration of transmission power systems Conceptual design and real time considerations IEEE Transactions on power systems v 13 August pp 923 929 KYUWA S YOSHIDA T YUASA S et al 1994 Operator training simulator with real time transient stability analysis IEEE Transactions on power systems v 9 May pp 721 729 LEI X 1998 A larger integrated power system software package NETOMAC Proceedings of international conference on power system technology POWERCON 98 Beijing China LEITE C R R OLIVEIRA J J R 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 Il Semin rio internacional Reestrutura o e regula o do setor de energia el trica e g s natural Rio de Janeiro Setembro
125. o a interface entre o SEP e os EMS sendo que estes ltimos s o os encarregados de processar todos os dados recebidos efetuando uma s rie de an lises e estudos que permitem conhecer o estado atual da rede simular a ocorr ncia de poss veis perturba es e determinar as a es de controle para uma opera o econ mica menor custo total e segura adequado padr o de qualidade No Brasil o sistema el trico de pot ncia comumente chamado de Sistema Interligado Nacional SIN o qual cobre uma extens o geogr fica importante no pa s desde Bel m PA at Porto Alegre RS somando 95 464 9 km de linhas de transmiss o com diferentes n veis de tens o 230 kV 345 kV 440 kV 500 kV 525 kV e 765 kV e com uma capacidade instalada de 91 727 4 MW A opera o e controle do SIN no Brasil s o realizados pelo Operador Nacional do Sistema El trico ONS A Figura 1 2 mostra um panorama atual do SIN ee A Tom Horizonte 2012 S Luis ortaleza K Vit ria R Janeiro Sao Paulo ek Curitiba Legenda Blumenau Existente Futuro Complexo E Va Garabi ASS A 138KV AY Paran 230 kV n EEA e N GAS eet Paranapanema a P Alegre 500 kV ann 750 kV eae O Parana ba 600 KV cc mm 2 Paulo Afonso O Centro de Carga N N mero de circuitos existentes Yaciret EEE eee Livramento Argentina Figura 1 2 Sistema de Interligado Nacional Brasileiro ONS 2011a 1 2 Contextualiza
126. o de carga adicional 9 Garantir a transpar ncia do processo para a classifica o da capacidade de auto restabelecimento de suas usinas e fornecer ao centro de opera o do ONS com o qual se relacionam todas as informa es solicitadas h Executar os ensaios para classifica o e identifica o de suas usinas com capacidade de auto restabelecimento i Elaborar o programa de simula o de recomposi o do sistema executar e comandar as manobras em tempo real nas instala es ONS 2010 Assim considera se que um treinamento que seja realizado com uma ferramenta de simula o possibilite que o operador pratique seus conhecimentos em um ambiente seguro sem a preocupa o de imputarem ao SEP consequ ncias de poss veis erros humanos O simulador possibilita tamb m uma acelera o no tempo de treinamento de um operador que em geral dura 2 anos e est condicionada simples leitura de procedimentos operacionais e acompanhamento do dia a dia da sala de opera o Ainda deve se considerar que eventos de grande magnitude n o ocorrem frequentemente e 42 muitas vezes o operador n o entra em contato com esses eventos durante sua fase de treinamento neste momento que o SDTO ter sua maior import ncia possibilitando que novos operadores adquiram conhecimentos e habilidades para a opera o precisa do sistema Nesses momentos um operador bem treinado e apto para desenvolver suas tarefas pode acelerar e at evi
127. o no seu dia a dia A Figura 5 15 mostra a tela dos alarmes e eventos ocorridos em uma determinada SE e filtrada pelo seu n vel de prioridade Esta tela disponibiliza o registro de todas as ocorr ncias e informa es necess rias que devem ser interpretadas pelo treinando para processar uma opera o correta durante uma simula o 86 Prioridade 1 Prioridade 2 Prioridade 3 UNIFILAR GERAL 2 Autentica o SSilenciar Inibir udio ss 7 2 IO OR SRST RASS Subesta o N vel Tens o Local Equipamento EA ASS JM JEM ETEO ASS ASS LT ASS SUR PA ETEO ASS ASS LT ASS SUR PA Figura 5 15 Tela de alarmes e eventos Como ja mencionado ao longo desie trabalho os alarmes foram divididos em tr s niveis de prioridade Em cada um deles o treinando deve estar pronto para tomar as a es no menor tempo poss vel Como resumo os n veis de prioridade indicam o seguinte gt Prioridade 1 gt Sinalizam desligamentos autom ticos ou condi o critica de opera o Exige do operador provid ncia imediata Possui alarme sonoro e visual e a descri o mostrada sozinha em vermelho na tela quando selecionada a tecla de atalho 1 Prioridade 2 gt Sinalizam falhas que devem ser comunicadas de imediato aos setores de manuten o Fornece informa es para an lise dos desligamentos autom ticos Possui alarme sonoro e visual Quando selecionado mostra a descri o dos alar
128. olutions IEEE Transactions on power apparatus and systems v PAS 87 n ISSN 0018 9510 October pp 1866 1876 ELETROBRAS HISTORIA DA ELETROBRAS ELETROBRAS 2012 Disponivel em lt http www eletrobras gov br Em Biblioteca 40anos interno 96 02 asp id 5 amp descricao O 20mapa 20do 20Brasil 20que 20saiu 20na 2055 AA 20eEdiI E7 E30 2Z0da 20Carta 20Quinzenal 20 publica E7 E380 20da 20Eletrobr E1s 20eEM 201997 20mostra 200 20tra E ado 20do 2 gt Acesso em 26 agosto 2012 EMTP RV ScopeView 2011 Disponivel em lt http www emtp com gt Acesso em 15 Julho 2011 FANKHAUSER H R ANEROS K EDRIS A A 1990 Advanced simulations techniques for the analysis of power system dynamics IEEE Computer applications in power systems v 3 n ISSN 3816617 October pp 31 36 FEIJ JR W L LEMOS F A B MANZONI A et al 2005 Sistema computacional para a simula o de cen rios de opera o em tempo real SIMOPER XVII SNPTEE Curitiba PR Outubro 96 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 centros de opera o X EDAO S o Paulo Novembro FERREIRA P P 1979 Treinamento de pessoal a tecno pedagogia no treinamento S o Paulo Atlas FILLATRE O 1997 A powerful tool for dynamic simulation of unbalanced phenomena Advances in power system control Operation
129. operados localmente e o treinando n o poder tomar qualquer a o nela Em uma se o de treinamento esta op o somente pode ser acionada por um evento pr programado ou eventualmente atrav s de condi es probabil sticas Neste caso o treinador dever fazer a vez de uma equipe de campo ou dos operadores locais da subesta o ao qual o treinando dever entrar em contato por telefone e indicar as manobras necess rias 3 Reator desligado por conveni ncia operativa Para desligar ligar deste reator necess rio entrar na tela da subesta o Figura 5 9 a qual ele pertence e proceder a opera o de seu disjuntor SUBESTA O DE SUMAR Prote o Controle Prote o Controle a ARQUITETURA SUMARE Zz Figura 5 9 Tela para opera o do disjuntor do Reator 4 Equipamento pertencente empresa interligada que n o tem condi o de ser operado pelo treinando 5 Equipamentos operados por outra empresa que eventualmente podem ser operados pelo centro de opera o da empresa 6 Subesta o selecionada para operar remotamente 7 Tecla de atalho para abrir a telas de alarmes e eventos Cinza n o existe nenhuma incid ncia de alarme Vermelho piscando est sendo acionado algum alarme naquele instante Azul escuro existe alarme ativo naquele n vel de prioridade 8 Teclas de atalho para supervis o do sistema de comunica o 9 Linha grossa em preto representa a parte do simulador que n o
130. or com ou sem SUCESSO e Sinaliza o da atua o e Perda do comando da chave seccionadora pela IHM n veis local 1 2 e3 60 e Verificar exist ncia de outras sinaliza es e Verificar exist ncia de outras sinaliza es e Verificar exist ncia de outras sinaliza es e Verificar exist ncia de outras sinaliza es e Verificar exist ncia de outras sinaliza es Inspecionar teleprote o Verificar Retificador Verificar disjuntores interno no painel da teleprote o Informar CROL Inspecionar retificador e Informar ao SLOG Inspecionar central ar condicionado e Verificar alimenta o AC centrais ar condicionado Informar SLOR e manuten o Registrar ocorr ncia Inspecionar teleprote o Informar CROL Confirmar disjuntor fechado e Comunicar ao CROL e Confirmar chave seletora de comando da chave seccionadora instalada no arm rio de comando da seccionadora p tio em DESLIGADO ou LOCAL e Certificasse das raz es pela qual a chave est em desligado ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS e Posiciona la em REMOTO Inspecionar os dispositivos auxiliares no arm rio central do disjuntor p tio Rearmar os dispositivos desarmados Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG Perda do comando dos dispositivos pela IHM n veis local 1 2 e3 O comando dos dispositivos esta impe
131. oscila es entre m quinas s o eliminadas e somente fen menos din micos de longa dura o se manifestam no processo de simula o A op o por separar os fen menos se deve ao custo computacional elevado que requerido pelos programas de simula o de sistemas el tricos de pot ncia Um programa para simula es de curta dura o que em geral utiliza passo de integra o fixo simula 10 segundos com passo de integra o de 0 01 segundos a um custo computacional semelhante ao de um programa de longa dura o que tenha que 108 simular 1000 segundos com um passo de integra o de 1s considerando se a mesma dimens o do sistema A simula o de 1000 segundos a um passo de 0 01s em geral representa para sistemas de pot ncia de grande porte um custo computacional extremamente elevado para os hardwares usualmente dispon veis para tais simula es A separa o dos fen menos din micos por escala de tempo tem a vantagem de uma maior efici ncia computacional e simplifica significativamente a an lise Entretanto tem havido um crescente interesse em ferramentas com capacidade de simula o simult nea de fen menos r pidos e lentos Uma das principais raz es para este interesse o aumento de ocorr ncias em que se observa interdepend ncia de fen menos din micos lentos e r pidos Fen menos de instabilidade de tens o s o exemplos t picos Outra aplica o que requer a simula o em variadas escalas de tempo
132. p los do disjuntor Um dos p los do disjuntor n o realizou seu curso normal da abertura ou fechamento Alarme sonoro e sinaliza o da Inspecionar o disjuntor atua o checando press o de SF6 A press o do SF6 e Abertura do lt 7 0 bar nos man metros BLOQ SF6 pode estar lt 7 0 bar disjuntor locais do disjuntor 2 EST GIO por queda de press o Se o disjuntor estiver Considerar o disjuntor no sistema press o aberto e suas impedido nominal 7 225 bar seccionadoras Informar a Opera o de fechadas provoca Sistema abertura autom tica e Informar ao SLOG das chaves 49 ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS seccionadoras Bloqueio de fechamento do disjuntor bomba localizada no Alarme sonoro e arm rio de comando do sinaliza o da disjuntor est em atua o opera o caso contr rio e Bloqueio de abertura tentar religa la do disjuntor Verificar se o disjuntor auxiliar situado no arm rio de comando do disjuntor est atuado Caso positivo deve ter ocorrido a sinaliza o no quadro sin tico Providenciar a transfer ncia do disjuntor Inspecionar o disjuntor checando press o de SF6 lt 7 0 bar ou de leo lt 264 bar nos man metros A press o do SF6 Alarme sonoro e locais pode estar lt 7 0 bar sinaliza o da Considerar o disjuntor BLOQUEIO DE ou do leo lt 264 bar atua o impedido DISJUNTOR 86 por evolu o queda
133. palmente por fabricantes distintos O segundo tipo trata dos simuladores criados de forma independentes onde n o h qualquer interliga o ou comunica o deste com o EMS Estes simuladores s o de mais f cil desenvolvimento e dever o ter previamente uma rede el trica a simular inserida a ele Em geral esses simuladores tamb m n o apresentam IHM parecidas com as observadas nos centros de controle o que por vezes pode atrasar um treinamento at que os operadores estejam familiarizados com esta nova interface Com rela o aos STO encontrados no mercado um levantamento e an lises relevantes foram feitas por CASTRO 2007 A Tabela 3 1 ao final deste cap tulo traz um resumo das principais e mais relevantes caracter sticas de todos os simuladores analisados em CASTRO 2007 e por este trabalho que acredito serem teis para uma correta ampla e eficaz especifica o de um STO Com o intuito de enriquecer ainda mais a revis o do estado da arte dos STO ainda alguns trabalhos merecem destaque O CEPEL em parceria com a ELETROSUL desenvolveu um sistema computacional denominado ASTRO Ambiente Simulado para Treinamento de Operadores SILVA et al 2009 explica que este software n o um simulador de rede e sim um simulador da opera o do sistema n o contando com nenhum tipo de simula o atrav s de m todos matem ticos durante o treinamento Este programa funciona de forma integrada ao SAGE CEPEL em uma esta o off l
134. pectivas interpreta es consequ ncias e provid ncias que se espera serem tomadas pelos operadores durante sua atua o A lista da Tabela 4 1 n o contempla todos os alarmes que podem ser observados em uma sala de controle contudo considera se que seja razoavelmente suficiente para um ambiente de simula o por ponderar as principais fun es de prote o e controle Tabela 4 1 Alarmes consequ ncias e provid ncias ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS e inspecionar disjuntor que falhou Considerar disjuntor impedido Isolar disjuntor que atuou prote o 62BFX Providenciar a transfer ncia do disjuntor Normalizar a barra Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG Isolar o disjuntor Inspecionar o disjuntor verificando abertura de todos os p los no local Considerar o disjuntor impedido Providenciar a transfer ncia do disjuntor Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Abertura do disjuntor que falhou Abertura dos demais disjuntores que estiverem na barra do disjuntor que falhou Ocorreu atua o do FALHA DISJUNTOR esquema de falha GERAL disjuntor na Subesta o Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Abertura do disjuntor Bloqueio de fechamento do disjuntor Registro oscilogr fico Ocorreu discrep ncia de estado entre os DISCORD NCIA
135. produto atualmente integrante do PSS o PSS E Power System Simulator for Engineering da empresa Power Technologics Inc MELLO et al 1992 Este simulador um dos mais reconhecidos para a an lise dos fen menos eletromec nicos do mundo atrav s de uma representa o fasorial monof sica equivalente da rede el trica O simulador da empresa DIgSILENT GmbH o DIgSILENT Power Factory Digital Simulator for Electrical Networks que foi totalmente remodelado na d cada de 90 possibilita a representa o de cada dispositivo da rede atrav s de um conjunto de recursos gr ficos e al m de possibilitar an lises eletromec nicas tamb m permite o estudo dos fen menos eletromagn ticos Com o objetivo de integrar as an lises de transit rios eletromec nicos de curta m dia e longa dura o O EUROSTAG foi criado pelas empresas Tractebel Engineering e a Electricit de France EdF a partir da d cada de 80 STUBBE 1989 Este simulador se diferencia pelo uso do passo de integra o vari vel 22 ASTIC et al 1994 e de t cnicas de diferencia o autom tica para c lculo da matriz jacobiana JEROSOLIMSKI LEVACHER 1994 O software PSAT Power System Analysis Toolbox desenvolvido por Milano para uso integrado aos ambientes de simula o Matlab Simulink ou GNU Octave MILANO 2005 foi projetado primariamente para an lise de estabilidade eletromec nica utilizando uma representa o fasorial monof sica equival
136. r electrical power systems The literature review is done for those OTS not only focused on the pre and post operational studies but also on those suited for operators training and real time evaluation Based on research done in utilities which comprised with some interviews this work presents a functional specification for a real time OTS that considers dynamical models for the power system apparatuses At the end it is proposed a roadmap for the implementation of an OTS to be integrated in the Brazilian Interconnected Power System It is also presented some characteristics on how operators training should be done in adequate timing and expectations viii SUM RIO SULA RO UR OD RR Weineaseeee eee ix INDICE DE FIGURAS atc rect sl sadias xi INDICE DE TABELAS untssicena sessao A RS a xiii NDICE DE EQUA ES aeee xiv LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS erireisid raii bg ensaiadas XV JNTRODUC O Seeeneemee NRE erent nent ene S 1 1 1 Sistema El trico de Pot ncia cece ccseeceeeeeeeeceeeeeeeeeseeseeeeeeseaeeesaseeeesaaeees 1 Uli DeNNCIO Saias cette aa ana ache aaa die AR aaa 1 flo SUITE A COS EP aeee pon E DAL aA 2 12 Contexinaliza o eee ee 4 LS SUISUN CANVAS tse cis po ots west keer aac CE aos a RAS abaautad 5 t Estutura da DISSCHA O 22 tet ecoeceteese anion teehee 7 2 PROCEDIMENTOS OPERACIONAIS DO SIN eee 8 Ee MUOU 0 nro ado do ena Nee Re tr E ee 8 2 2 Hist rico da Opera o do Sistema El trico B
137. r indicar mais de uma condi o elas n o se confundem pois estar o sobre telas ou equipamentos distintos 76 Posteriormente no item 5 3 2 darei mais detalhes sobre as funcionalidades encontradas em cada uma das telas de opera o das subesta es e como elas devem ser utilizadas durante o treinamento 5 3 1 Cores adotadas gt Verde gt Condi o ideal de opera o Linha de transmiss o ligada Bloqueio de disjuntor armado Subesta o sendo operada pelo centro de controle n vel 3 Equipamento ligado Equipamento selecionado para opera o remota n vel 2 ou 3 gt Vermelho gt Condi o especial de opera o Linha de transmiss o desligada Bloqueio de disjuntor desarmado Subesta o sendo pelo operada pela IHM local n vel 2 Equipamento desligado Equipamento selecionado para opera o local pain is da SE Texto do alarme de prioridade 1 na tela de alarmes e no hist rico Tecla de atalho dos alarmes quando acionados piscando at ser reconhecida gt gt Fundo de tela para equipamentos e subesta es pertencentes a outras empresas que fazem fronteira com a rea em estudo As manobras destes equipamentos ser o sempre de responsabilidade da propriet ria por m em certos momentos dados e medidas dessas subesta es s o necess rias para a opera o da empresa analisada gt Salm o gt Fundo de tela para equipamentos pertencentes a area da empresa em estudo mas operados normalmen
138. r tipo de evento que possa ocorrer al m de contarmos com um sistema din mico em constante modifica o de suas caracter sticas el tricas Fato importante tamb m a brevidade com que grandes dist rbios ocorrem em um SEP Se pelo prisma da qualidade e continuidade do fornecimento de energia isso extremamente desej vel por outro ele limita a massifica o da aprendizagem de como agir de forma r pida e precisa nesses casos N o raro que durante grandes eventos os 16 operadores tenham dificuldades em tomar decis es operacionais de forma eficiente ou mesmo que levem um tempo para operacionalizar o conhecimento te rico adquirido s circunst ncias momentaneamente vividas Pelas informa es fornecidas anteriormente acredita se que o SDTO possibilitar ao operador vivenciar de forma virtual situa es rotineiras novas e incomuns dando lhe uma capacidade adicional para responder prontamente s situa es reais Al m disso espera se que com essa ferramenta o tempo de treinamento de um operador seja reduzido consideravelmente tendo em vista que ter a oportunidade de operar o sistema sobre diversas condi es constantemente acostumando se com suas respostas e peculiaridades 17 PROGRAMAS DE SIMULA O DE REDE EL TRICA 3 1 Introdu o Para que o planejamento e a opera o de um SEP possam ser realizados de forma adequada uma s rie de an lises e simula es dos estados da rede devem ser feitas Com a
139. rasileiro cccceeceeeeeeeeeeaeeees 8 2 3 Atividades da Opera o do SIN inert ee k 10 2 3 1 Requisitos m nimos para os centros de opera o ONS 201 1e 11 2 3 2 Sistema de supervis o e controle er eerraenam 12 2 4 M todos para treinamento de operador ccsccccseeccceeeeceeeeeceeeeeseeesseeeenaaes 13 3 PROGRAMAS DE SIMULA O DE REDE EL TRICA 18 dl MoU sauietninaos dass N itech ee Pee eee ese Socuen 18 3 2 SIMUIACOIES de SEP usas nd eet ah chee dee Ss nEle Sa 21 3 2 1 Simuladores para an lises de transit rios eletromagn ticos 21 3 2 2 Simuladores para an lises de transit rios eletromec nicos 22 3 3 Simuladores para treinamento de operador STO 24 del FISt rico dO S PO Sssasstagiagaal spite a posa nd a asuGea ee 24 3 3 2 Estado da ariedos STO ses passas dou E he cok ee eee a ai 25 4 ESPECIFICA O FUNCIONAL DO SDTO eternas 41 del MNAGOUISIOS B SICOS is asasarasaistados o o iss aaa ans ssa li het Ansa Labs sscana eso ecw svecentessomsoaeeees 43 4 2 Interface Homem M quina eee rere renan 44 do Imt niga o SDTO EMS saias TAS SAT ence ete sino a ce 46 4 4 Sistema de Prote o e Alarmes erre rrenan 47 4 5 Gerenciamento da Rede El trica e Prepara o dos Casos de Estudo 61 Ao Bahco qe Dado ans Ren a PAD RSA tue coca EDU 63 Ad AMBIENT
140. resentar o circuito amortecedor porque este conta com uma constante de tempo menor do que 100 ms Para compensar esta simplifica o o efeito do amortecimento foi inclu do no coeficiente de amortecimento para manter precis o Outra simplifica o foi realizada ao considerar uma tens o constante atr s da reat ncia transit ria de eixo direto Xd o que para geradores de pequena capacidade n o interfere na estabilidade do sistema simulado Com respeito ao RT um modelo mais simplificado como mostrado na Figura 3 3 foi utilizado Nesta simplifica o foram tomadas as devidas precau es ao ajustar os ganhos K1 K2 e K3 e as constantes de tempo T1 e T2 para que as respostas em regime e as frequ ncias de corte fossem mantidas exatamente como nos modelos originais 33 Reference voltage a et Terminal voltage Eid Ky K gt K3 gain Ti T2 time constant 492 State variables Figura 3 3 Diagrama de Blocos do RT Como a fun o do PSS power system stabilizer amortecer as oscila es do sistema seu efeito foi inclu do no coeficiente de amortecimento como o circuito amortecedor Assim sua malha n o foi representada Para os RV dos geradores n o ficou claro como a simplifica o foi realizada Ele simplesmente fala que para geradores t rmicos modelado um RV para a turbina de alta press o e outro para a de m dia e baixa press o como mostrado na Figura 3 4 Load set point Load limit
141. rmar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG e Inspecionar o equipamento verificando o motivo do bloqueio Informar a Opera o de Sistema e Informar ao SLOG ALARMES INTERPRETA O CONSEQU NCIAS PROVID NCIAS DISJ TP S PROTE O ABERTO DISJ TP S MEDI O ABERTO FALTA DE TENS O NA LINHA FALHA INTERNA REL 21 REL 21 FALHA REL DE PROTE O 21 DESATIVADO FALHA FUS VEL BLOQUEIO OSCILA O DE POT NCIA Ocorreu falta de tens o em 115Vca no circuito de alimenta o da prote o Prim ria e ou Secund ria pela abertura dos disjuntores 52 1 e ou 52 3 instalados na caixa dos IP sda linha p tio Ocorreu desarme do dis 52 2 na caixa de liga o dos TP s da linha Ocorreu a falta de tens o na linha Ocorreu falha interna da Unidade de Prote o 21 Prote o falhou ou est desativada Prote o desativada ou falta 125 Vcc Ocorreu defeito interno TPC da LT Por instabilidade no sistema el trico ocorreu atua o de bloqueio da atua o da prote o de Alarme sonoro e sinaliza o da atua o Perda da seguinte prote o da linha a depender do disjuntor que estiver aberto e 21 P e ou 21 A 1 2 3 e 4 zonas e 21N P e ou 21N A e 67N P e ou 67N A e 59I P e ou 59I A e 59T P e ou 59T A e Alarme sonoro e sinaliza o da atua o e Perda da refer ncia de tens o da linha para medi o A
142. ro o Trapezoidal Considerando apenas o crit rio de A estabilidade escolheriamos somente o m todo trapezoidal impl cito Entretanto sistemas stiff requerem m todos num ricos com capacidade de atenua o r pida de oscila es num ricas caracter stica esta n o 107 contida no trapezoidal impl cito Na presen a de descontinuidades o trapezoidal impl cito obriga o uso de um passo relativamente muito pequeno com rela o suavidade da solu o para que n o ocorram oscila es num ricas A atenua o r pida de oscila es num ricas uma propriedade dos m todos BDF Backward Differentiation Formulae GEAR 1971 Para o presente trabalho est sendo utilizada uma combina o dos m todos LM do tipo Adams Bashforth Moulton ABM e BDF BURD FAIRES 1989 Tais m todos s o implementados na forma de preditor corretor com ordem variando de 1 a 2 e passo de integra o variando de 0 001s a 40s Com rela o Equa o 8 4 os par metros do preditor e do corretor para os m todos est o na Tabela 8 1 e na Tabela 8 2 respectivamente Tabela 8 1 PREDITOR Par metros 108 Tabela 8 2 CORRETOR Par metros a ord 2a ord 1a ord 2a ord O m todo ABM utilizado para as equa es diferenciais O m todo BDF para as equa es alg bricas de constante de tempo muito pequenas e como preditor das equa es alg bricas Equa o 8 3 8 2 2 Formas de Solu o A aplica
143. role Autom tico de Tens o CAT Esquemas de Controle de Seguran a ECS ou Sistemas Especiais de Prote o SEP que atuam de forma autom tica sem a interfer ncia direta dos operadores de sistema do ONS Os centros de opera o dos agentes s o respons veis pela supervis o comando e execu o da opera o de suas instala es em parte delas ou em sua totalidade inclusive daquelas que fazem parte da Rede B sica Os agentes operam o sistema de 10 sua responsabilidade de forma geral sob a coordena o dos centros de controle do ONS Uma nica e importante exce o em que a opera o do sistema pelos agentes pode ser realizada de forma independente ap s um blackout Este tipo de opera o denominado Recomposi o Fluente onde o sistema estruturado em um conjunto de reas de auto restabelecimento em que a gera o compat vel com a carga priorit ria m nima a ser atendida As sequ ncias de opera o a serem tomadas pelos operadores durante a fase fluente de recomposi o est o contidas em instru es de opera o espec ficas para cada rea fornecidas pelo ONS ONS 2011d ou complementarmente por cada agente do sistema Por todas essas responsabilidades atribu das aos operadores do sistema uma gama de requisitos tanto para o operador como para os centros de opera o exigida 2 3 1 Requisitos m nimos para os centros de opera o ONS 2011 Para a realizar suas atividades os c
144. rquivo do caso ONS ser equivalentado retendo parte da rede por exemplo barras de tens o superior a 230 kV e o restante ser eliminado colocando se uma inje o de pot ncia nas barras de corte Ap s algumas an lises e simula es foi poss vel determinar que para o ponto de interesse do SEP a ser simulado reter parte da malha de 500 kV algumas barras de 440 kV da rea S o Paulo e as barras de 230 kV das redondezas do tronco principal do sistema em an lise n o imputou erros 90 consider veis nas simula es A Figura 5 17 mostra a compara o da tens o da SE 500 kV Bom Jesus da Lapa Il quando da perda do CE desta SE e a Figura 5 18 mostram a compara o da tens o para uma falta monof sica na barra de 500 kV da SE Serra da Mesa 2 como a representa o do sistema completo em azul e o equivalente em vermelho Eventualmente ser poss vel o ajuste das condi es nominais do caso ONS para melhor representar a configura o sist mica desejada para o treinamento VOLT 6349 BJLAPAII 500 VOLT 6349 BJLAPAII 500 ra A E a T E eid p e tata ff m ee eme ee E e e ee e Sistema Equivalente 1 104 questiono Ra Rae e eee 1 PESTS A R A A A R SS ss Ss aS Sia SS Sis a SS SS ERA SS SS E A R SS Sa RSS SS SS Sa A A A A Se Tens o s mah oO o a pij e aes pa o o ee o a a OTB DS O DD SS e E 1068 f a ee Z Z e na Eee Za 1 06 Tempo s Figura 5 17 Tens o SE 500kV Bom Jes
145. s aos operadores esses devam primordialmente ter um conhecimento t cnico das caracter sticas do SEP e dos equipamentos que ir o coordenar e operar Para isso como dito por CASTRO 2007 conhecimento de fluxo de pot ncia estabilidade din mica controle de tens o sistemas de supervis o e controle sistemas de prote o entre outros s o fundamentais para o correto entendimento das a es que devem ser tomadas por esse contexto que acredito que ambientes de simula o em tempo real com caracter sticas real sticas de um SEP possam trazer grandes ganhos no desenvolvimento e reciclagem de operadores a fim de proporciona lhes uma forma o mais s lida ao inv s da simples leitura de procedimentos no que tange a parte t cnica al m de possibilitar a ambienta o e a aquisi o de velocidade na opera o e restaura o dos SEP s 1 3 Justificativas Os sistemas de gera o e transmiss o s o sistemas complexos que incluem sofisticados equipamentos de medi o prote o comando e controle A opera o destes sistemas requer conhecimento especializado das normas operativas e grande experi ncia para manter a confiabilidade e a integridade do sistema Falhas de procedimento podem ocasionar danos aos equipamentos e ou levar a interrup es de larga escala no fornecimento de energia em ambos os casos com elevados preju zos sociais e financeiros A capacita o o aperfei oamento e o treinamento das equipes d
146. sio brasileiro de especialistas em planejamento da opera o e expans o el trica SEPOPE 94 Foz do Igua Brasil ONS 2010 Procedimento de Rede Submodulo 10 11 RECOMPOSI O DA REDE DE OPERA O AP S PERTURBA O www ons org br Acesso em 09 de Novembro de 2011 ONS 2011a Mapas do SIN Disponivel em lt htip www ons org br conheca sistema resumo operacao aspx gt Acesso em 20 de Junho de 2011 ONS 2011b A opera o do SIN em 2010 Acesso em 20 de junho de 2011 ONS 2011c Procedimentos de Rede Subm dulo 10 2 Hierarquia operacional Disponivel em lt http extranet ons org br operacao mpo nsf principalweb openframeset gt Acesso em 08 de Junho de 2011 ONS 2011d Procedimentos de Rede Subm dulo 10 11 Recomposi o da rede de opera o ap s perturba o Disponivel em lt http extranet ons org br operacao mpo nsf principalweb openframeset gt Acesso em 08 de Junho de 2011 ONS 2011e Procedimentos de Rede Subm dulo 10 14 Requisitos operacionais especiais para os centros de opera o subesta es e usinas da rede de opera o Disponivel em lt http extranet ons org br operacao mpo nsf principalweb openframeset gt Acesso em 08 de Junho de 2011 99 ONS 2012 ACOMPANHAMENTO DO ESQUEMA REGIONAL DE AL VIO DE CARGA ERAC Disponivel em lt http www ons org br download operacao sep erac leituras 2009 pdf gt Acesso em 08 de Setembro de 2012 PEREIRA J M A 2005 E
147. sma SE por outro atalho que levar o treinando outro bay desta SE Fundo de tela da SE que pode ter seus equipamentos manobrados nesta area Nela est o contidas todas as informa es de medi o e prote o bem como os status operacionais dos equipamentos 78 5 3 2 Detalhes das Telas do SDTO Nas telas de opera o do SDTO in meras funcionalidades est o dispon veis para a utiliza o durante um treinamento Essas funcionalidades buscam retratar as reais condi es operacionais de uma sala de controle como todas as suas possibilidades de manobras Lembro aqui que qualquer opera o realizada pelo treinando nessas telas s o a es ou conting ncias impostas como um evento ao motor de simula o Ele por sua vez processar os c lculos necess rios e mostrar os resultados nas interfaces das telas do simulador A seguir detalharemos as principais telas do SDTO mostrando suas sinaliza es e como o treinando poder operar os equipamentos contidos nas SE s 5 3 2 1 Telas de Supervis o Dm SEE 9 21 21 AM Figura 5 8 Unifilar Geral As indica es numeradas que s o apresentadas na Figura 5 8 visam fornecer as seguintes informa es durante uma se o de treinamento 1 Quantidade de unidades geradoras em opera o em uma determinada usina de fronteira do sistema 2 Subesta o selecionada para operar com comando do local 79 Quando neste est gio a SE somente pode ter seus equipamentos
148. specifica o tecnica de um simulador para treinamento de operadores aplicado aos centros de distribui o de energia disserta o de M Sc UFMG Belo Horizonte PERSON J ANEROS K HASLER J P 1999 Switching a large power system between fundamental frequency and instantaneous value mode Proceedings og 3rd international conference on digital power system simulators ICDS 99 Vasteras Sweden PODMORE R GIRI J C GORENBERG M P ef al 1982 An advanced dispatcher training simulator IEEE Transactions on power apparatus and systems v PAS 101 January POLLER M SCHMID C SCHMIEG M 1997 Object oriented modeling of power system devices IEEE International electric machines and drives conference record Milwaukee WI USA May QUADROS M A MEDEIROS A 2006 Treinamento Drill 2006 envolvendo ONS e agentes da regi o sul 32 SENOP Belem PA Agosto SALLES NETO A L ANDRADE H D 2001 Treinamento de despachantes utilizando simulador nos centros de opera o da Light XVI SNPTEE Campinas SP Outubro SAMPAIO R F BEZERRA H BARROSO G C et al 2008 Sistema de treinamento em prote o e opera o de sistemas el tricos em ambiente virtual de aprendizagem 4 SENOP Semin rio nacional de operadores de sistemas el tricos Fortaleza CE Maio SILVA V N A L LINDEN R RIBEIRO G F et al 2009 Simuladores para treinamento de operadores de sitema e de inst
149. sso clicar com o bot o esquerdo do mouse no bot o Rec localizado no canto superior direito da tela logo abaixo do menu Todas as descri es dos alarmes e eventos atuados s o armazenadas no arquivo hist rico do banco de dados Isto servir para uma posterior an lise de uma se o de treinamento possibilitando a avalia o do treinando quanto sua atua o e correio emprego dos procedimentos em uma determinada ocorr ncia corrigindo se necess rio H ainda a possibilidade do treinando ou treinador solicitar ao SDTO as curvas das grandezas el tricas como tens o corrente e fluxo de pot ncia Elas servem para analisar o comportamento dessas grandezas anal gicas por um per odo pr determinado A Figura 5 16 mostra uma dessas telas em medi o 88 OP ES DE CONFIGURA O a tae Ear 3 mia bom j nji TE amen 4 ca ma al od yt om Figura 5 16 Tela de visualiza o das curvas de medi o das grandezas anal gicas O SDTO composto ainda de outras interfaces que em sua maioria ser utilizada somente pelo treinador Elas ser o usadas para pausar continuar e iniciar um treinamento pr programar os eventos que ir o atuar durante o exerc cio restabelecer os arquivos hist ricos do banco de dados entre outras At o t rmino deste trabalho n o foi poss vel concluir todo o simulador impossibilitando uma descri o mais completa de todas as telas e fun es que o SDTO ir
150. sso diversos fatores tais como a complexidade inerente ao tema a dificuldade de disponibiliza o de recursos financeiros pessoal e infra estrutura f sica e computacional para desenvolvimento e manuten o do DTS e as limita es de processamento de computadores que exigem simplifica es na representa o para simula o em tempo real de grandes redes A mais importante raz o entretanto talvez seja a falta ou a execu o falha de uma especifica o t cnica das fun es e caracter sticas do software que garantam sua capacidade de representar adequadamente os fen menos de interesse para a opera o de sistemas el tricos CASTRO 2007 Com a finalidade do desenvolvimento de um simulador que seja din mico aqui denominado de SDTO Simulador Din mico para Treinamento de Operadores este trabalho dedica especial aten o ao levantamento das fun es e utilidades essenciais do ponto de vista do usu rio Esta especifica o funcional ser de grande import ncia durante a fase de implementa o do software e garantir que o mesmo seja til ao que se prop e ou seja representar a contento o sistema el trico operado trazendo para o ambiente simulado uma virtualiza o capaz de dar ao operador condi es de aperfei oamento em suas atividades Esta especifica o tem como ponto de partida a verifica o e o levantamento das fun es e utilit rios usados pelos operadores nas salas de controle de gera o e
151. stados na sala de controle ou seja quais os sinais e cores e em que pontos dos diagramas unifilares eles aparecem indicando uma poss vel anormalidade Os procedimentos acima descritos t m como objetivo principal possibilitar a inser o de a es por parte dos treinandos na rede simulada atrav s das opera es simuladas dos equipamentos e externar os resultados e posi es do sistema el trico advindos do modelo matem tico de simula o din mica da rede el trica Para facilitar o gerenciamento e a utiliza o do simulador al m do que j foi descrito a IHM deve apresentar as seguintes fun es gt Gerenciamento da rede el trica Esta fun o dever ser respons vel pela escolha do cen rio do SEP externo e pela configura o desejada das subesta es do propriet rio a ser utilizada no treinamento gt Gerenciamento do processo de simula o Permitir visualizar uma simula o armazenada bem como pausar e continuar uma se o de treinamento quando desejado Esta fun o possibilitar entre outras uma posterior avalia o do treinamento e a corre o dos poss veis erros cometidos pelo treinando gt Visualiza o de alarmes Possibilitar que o treinando observe a atua o das prote es ocorridas durante um exerc cio atuando sobre elas no sentido de reconhec las e direcionar as a es devidas ao SEP simulado gt Interface do operador Dever ser capaz de operar o sistema simulado impu
152. supervis o das subesta es e usinas da rede de opera o e de suas respectivas reas de atua o 2 3 2 Sistema de supervis o e controle Constantemente o sistema el trico passa por altera es no seu ponto de opera o e por isso o operador deve estar atento s condi es das instala es de sua responsabilidade Neste cen rio qualquer conting ncia que venha a ocorrer no sistema deve ser atendida prontamente pelo operador no sentido de normalizar ou levar o SEP a uma nova condi o de equil brio Para auxiliar o operador durante conting ncias os eventos ocorridos na rede s o registrados e informados atrav s de alarmes do sistema de supervis o e controle que em conting ncias mais severas podem tornar o n mero de mensagens excessivas para que uma correta an lise da situa o possa ser feita por parte do operador Com isso em mente tive a oportunidade de visitar salas de opera o de empresas de transmiss o e gera o de energia as quais serviram de modelo para boa parte das an lises realizadas no presente trabalho Neste nterim uma das empresas de transmiss o visitadas efetuou uma filtragem nos alarmes de seu sistema supervis rio catalogando os em tr s diferentes n veis de prioridade esta distin o possibilitou que de forma mais intuitiva o operador possa ter a real no o da conting ncia e dos eventos apresentados a ele Os alarmes foram descriminados da seguinte forma gt Prioridade 1
153. tando a ele eventos que o operador comumente realiza na sala de 45 controle como abertura e fechamento de chaves e disjuntores reconhecimento de alarmes manobras operacionais etc gt Interface do treinador Al m das fun es disponibilizadas na interface do operador nesta ser poss vel editar os dados do SEP externo e configurar conforme desejado o sistema el trico do propriet rio Dever ser capaz de operar todo o sistema el trico simulado como tamb m todo o software onde tamb m ser poss vel a visualiza o dos relat rios de avalia o da simula o Caber ao instrutor a prepara o dos cen rios de treinamento e ser de sua responsabilidade fazer o papel durante uma se o de treinamento dos agentes externos como empresas de fronteira e o pr prio ONS Adicionalmente dever possibilitar a cria o e inclus o de eventos programados para serem executados durante uma se o de treinamento j iniciada Essas funcionalidades s o essenciais para a cria o dos cen rios de treinamento 4 3 Interliga o SDTO EMS Nesta camada o SDTO dever ser capaz de aquisitar informa es do sistema de supervis o e controle da concession ria Os detalhes e configura es das chaves disjuntores e outros equipamentos das subesta es ser o utilizados na cria o dos cen rios base de treinamento De forma geral essa integra o se torna bem complexa medida que os softwares do EMS e do SDTO s o distintos t
154. tar ocorr ncias de maiores propor es 4 1 Requisitos B sicos De uma forma geral um bom simulador o qual busca se especificar neste trabalho dever ser capaz de realizar as seguintes tarefas gt Simular dinamicamente um sistema el trico de pot ncia em sincronia com o tempo real gt Cada simula o dever ser baseada em uma configura o inicial do sistema el trico agregada a um conjunto de eventos pr programados gt Possibilitar a inclus o de eventos pr programados ou em tempo real de abertura e fechamento de linhas e transformadores altera o de ponto de opera o refer ncia de tens o ou pot ncia aplica o de curto circuito entre outros gt Dotar o simulador de dois perfis de usu rios o primeiro com acesso irrestrito as funcionalidades podendo alterar qualquer configura o pr ou ao longo de um treinamento perfil treinador O segundo com acesso limitado s a es necess rias opera o do sistema no decorrer do treinamento perfil treinando gt Ao treinador cabe a tarefa de configurar as condi es iniciais do sistema e estabelecer o conjunto de eventos pr programados O treinador n o poder intervir no sistema durante uma simula o ou quando em casos espec ficos atuando como agente externo rea de concess o da empresa e ou como um operador de campo gt O treinando deve ter os meios de intervir no sistema em estudo durante as simula es mas n o ter acesso
155. te por terceiras Em condi es especiais podem ser operadas pela empresa e por isso possui acesso e comando sobre os equipamentos gt Azul escuro gt Sinaliza o do bot o do atalho do alarme quando este estiver reconhecido por m com falha persistente 1 Texto do alarme de prioridade 2 na tela de alarmes e no hist rico Equipamento ou linha com ponto de anima o indefinido ou seja n o h informa es suficientes para a defini o de seu estado operativo Marrom Equipamento ou linha aterrada pela chave de aterramento Equipamento com falha de comunica o de suas UAC s Neste caso n o poss vel determinar seu estado operativo e ou obter valores de medi o e ajustes Indicador de disjuntor quando aberto Preto Pontos do unifilar que n o s o animados Nestes n o poss vel obter qualquer informa o Texto do alarme de prioridade 3 na tela de alarmes e no hist rico Indicador de Disjuntor fechado Amarelo Cart o de seguran a de Linha Viva Indica ao treinando que aquela LT est sobre servi o e que seu religamento caso solicitado n o deve ser realizado Essa informa o visa garantir a seguran a da equipe de manuten o em campo Terceira posi o de uma chave seletora Cinza escuro Fundo de tela da subesta o onde os equipamentos contidos nesta rea n o podem ser operados nesta interface Para oper los necess rio retornar ao unifilar geral e novamente acessar a me
156. todo aumenta o passo de integra o Este m todo remove as dificuldades do m todo anterior mas por outro lado requer a escolha de algoritmos adequados e cuidados na implementa o 104 Este trabalho de pesquisa mostra fundamentos princ pios e t cnicas de implementa o de um m todo eficiente para simula o simult nea de fen menos din micos de curta m dia e longa dura o O m todo est baseado em passos e ordem de integra o vari veis e na solu o simult nea das equa es alg bricas e diferenciais Os resultados obtidos com a implementa o do m todo no Organon s o satisfat rios Este programa computacional ser utilizado como n cleo do simulador para treinamento de operadores Tradicionalmente os simuladores para treinamento de operadores que incorporam fen menos din micos representam somente os modelos para controle autom tico de gera o e os modos entre m quinas s o eliminados Os m todos apresentados neste trabalho est o sendo empregados no simulador para treinamento de operadores com a finalidade de tamb m poder simular transit rios eletromec nicos e com isto transmitir lhes um sentimento realista do comportamento din mico do sistema Os algoritmos tamb m ser o utilizados em um sistema de avalia o de seguran a din mica on line com o objetivo de estender a avalia o aos fen menos de instabilidade de tens o que podem requerer alguns minutos de simula o para serem det
157. transmiss o Adicionalmente s instru es de opera o entrevistas com os operadores e supervisores e pesquisas em peri dicos recentes puderam dar uma melhor vis o da real necessidade e das fun es que mais trar o ganho para o futuro simulador O objetivo b sico deste trabalho nortear o correto desenvolvimento funcional do SDTO buscando indicar quais s o as fundamentais e desej veis funcionalidades que o mesmo dever contemplar para que possa proporcionar ao operador uma viv ncia simulada de situa es operacionais que possa vir a enfrentar no sistema real 1 4 Estrutura da Disserta o Este trabalho busca fornecer as coordenadas funcionais e operativas para constru o de um simulador de treinamento de operadores do SEP Para isso ele foi dividido em seis cap tulos principais incluindo esta introdu o O segundo cap tulo traz um levantamento dos procedimentos e dos requisitos m nimos para a opera o do SEP brasileiro Ele fornece as informa es necess rias para a constru o de um simulador que atenda demanda dos centros de controle do pa s No cap tulo tr s feito um levantamento bibliogr fico dos softwares de simula o de sistemas el tricos e dos avan os apresentados nessa rea Mostra se tamb m as especifica es dos mais recentes simuladores para treinamentos de operadores descritos em anais de congressos e comercializados no mundo O quarto cap tulo se dedica especifica o
158. un o de processar as condi es iniciais do sistema atrav s do c lculo de fluxo de pot ncia da rede modelada e posteriormente processar a simula o din mica atrav s das equa es de oscila o da rede Ele tamb m tem a fun o de processar os eventos pr programados e os que forem sendo inseridos durante um exerc cio na forma de a es operacionais simulando todo o SEP de interesse e externalizando os principais resultados a serem mostrados na IHM A modelagem din mica para o simulador proposto dever limitar se aos fen menos eletromec nicos pois estes s o os poss veis de serem visualizados nos centros de controle mostrando os efeitos das intera es entre as energias mec nica e el trica do sistema Mais especificamente aos modelos dos equipamentos e de seus controles estes devem ser tal que reflitam suas a es de forma precisa sem simplifica es que onerem a real percep o dos acontecimentos 65 Lembro que as simula es de todo processo ap s o in cio de um exerc cio devem ser realizadas mais r pidas do que o tempo real Para isso prop e se que o motor de simula o utilize um m todo de integra o de passo vari vel onde nos momentos de menor varia o das grandezas el tricas sua integra o possa ser mais r pida al m da necessidade de um processamento paralelo de auto desempenho onde as diferentes simula es e fun es do motor possam ser realizadas concomitantemente aumentando a
159. unge Kuta Os m todos LM implementados na forma de preditor corretor em geral s o de mais f cil implementa o e maior efici ncia computacional A fam lia de m todos de integra o to tipo LM na forma preditor corretor dada pela seguinte f rmula J J ba Qi Ynsi h gt Pod zs i 0 i 0 Equa o 8 4 M todo de integra o LM onde a e 8 s o constantes dependentes do m todo espec fico sendo utilizado j o n mero de passos do m todo e h o passo de integra o A elimina o da din mica da rede el trica auxilia mas n o resolve totalmente o problema de stiffness porque na Equa o 8 1 continuam existindo grandes diferen as nas respostas din micas Para tratar deste problema necess ria a utiliza o de m todos de integra o impl citos com propriedades de A estabilidade ARRILLAGA ARNOLD 1983 GEAR 1971 ASTIC et al 1994 e DAHLQUIST 1963 Um m todo num rico A est vel se a sua regi o de estabilidade cont m o semiplano esquerdo do plano complexo ha eCIRe hA lt 0 Dentre os v rios m todos poss veis nesta fam lia recomendam se os m todos impl citos e no m ximo de segunda ordem O seguinte Teorema DAHLQUIST 1963 fornece boas raz es para esta escolha Teorema a Um m todo linear multistep expl cito n o pode ser A est vel b A ordem de um m todo A est vel n o pode exceder a dois c O m todo linear multistep de segunda ordem com menor er
160. ura o da rede A refer ncia n o menciona nada a respeito da IHM utilizada no simulador nem se esta a mesma ou se h algum tipo de integra o com o EMS 36 A empresa norte americana New York State Electric and Gas Corporation NYSEG membro da New York Power Pool NYPP uma associa o das empresas de eletricidade do estado de Nova York que tem o objetivo de coordenar a opera o da gera o e transmiss o dos sistemas membros para obter a melhor confiabilidade do servi o e economia de opera o A NYSEG desenvolveu um simulador chamado de DIS que conta com a representa o de 2 419 linhas de transmiss o 274 transformadores 258 geradores 1203 barras de carga 996 rel s de sobrecorrente 47 rel s de subfrequ ncia 8 rel s de tens o 297 rel s de cheque de sincronismo e 5 controladores de unidades de capacitores O DTS cont m toda a base de dados do centro de opera o da NYSEG o que apesar de n o ser claramente dito aparentemente integrado ao EMS Ele faz uso na simula o do SEP de um fluxo de pot ncia DC sem contar com nenhuma equa o que represente a din mica do sistema WANG et al 1994 A empresa PECO Energy Company tem utilizado desde 1991 o simulador da EPRI o mesmo que foi descrito anteriormente e que est sendo usado juntamente com o SAGE nos centros de controle da CHESF e no CNOS do ONS FLETCHER COLEMAN JR 1998 citam que este sistema tem sido usado n o somente para treiname
161. us da Lapa Il na perda do CE 91 VOLT 299S MESA 2 500 VOLT 299 S MESA 2 500 1 12 5 oe eer PO sas US SO qa seios DEISE fe eos So ud um o ine eg pt set Re E E E DS DES eia is Po Ages RE RS Oe O OP RO ee A Pecan ie a ES ee S sia i Te a e Sea ae oe ear eae ge eae ene 1 006 fff N ooo ion oo o O Sistema Completo iii Eee pese pese 0 049 a E cece ecececccabesceeeccneecetbeaeccneeceeeecbecessneecsseee Eee eme ee Fa ae a ae aaa Essen ag Fada O el ri o io oi Aa do di SSSR SSS E do fa de SSS o df Se Y Axis Title o o o a 0778 ee ee ee ee ee ee ee pe pen 0721 fee eee eme ee e _ e e e ee 0664 pre pre pri pe pe pe pe pe peer Da entar Foram paia nie emas ee ana E ae ae Tempo s Figura 5 18 Tens o SE 500kV Serra da Mesa 2 durante falta 1d A rede do SIN disponibilizada pelo ONS poder ser atualizada sempre que o treinador desejar Bastar que ele carregue o arquivo texto pwf na base de dados do SDTO e solicite que a mesma se conecte com o modelo de rede da empresa A cria o do equivalente feita de forma autom tica pelo aplicativo citado anteriormente retendo parte do sistema de interesse toda vez que esta a o for executada As m quinas e equipamentos t m automaticamente seus modelos din micos associados a elas Esses modelos est o pr definidos no banco de dados do Organon Com o caso base criado bastar que o treinador proceda o ajuste do caso de trei
162. velocidade de simula o e garantindo uma perfeita sincroniza o com o tempo real Este motor dever informar ao sistema de controle de simula o sempre que ocorrer um problema num rico ou outra falha de simula o com relativo grau de severidade e o m ximo de detalhes poss veis para que o instrutor invalide tal simula o e possa examinar a causa do problema Maiores detalhes quanto ao motor de simula o utilizado sua forma de integra o e seus modelos matem ticos associados ao processo de simula o do SEP podem ser obtidos no AP NDICE 1 4 9 Representa o das Caracter sticas do SEP L Um dos pilares de um sistema el trico a carga Nos SEP reais ela est em constante flutua o afetando o dinamicamente durante as horas dias e semanas Desta forma torna se necess ria a fim de refletir o comportamento natural do sistema uma representa o desta flutua o no ambiente simulado Para isso foi sugerido em CASTRO 2007 que curvas t picas de carregamento do SIN disponibilizadas pelo ONS ou mesmo as levantadas pelos setores de opera o das concession rias possam ser inseridas no simulador Estas curvas t m seus valores de demanda registrados a cada 15 minutos e representam o consumo padr o para todos os dias da semana que normalmente apresentam caracter sticas bastante diferentes entre eles Neste contexto no momento da prepara o do caso para estudo ap s executar o primeiro fluxo de pot nc
163. xecutado Na interface gr fica com o usu rio entre outras funcionalidades o STS pode ser colocado em 2 estados de execu o simula o ou tempo real Quando em tempo real o simulador fica recebendo e enviando dados dos centros regionais de opera o de Furnas e neste caso funciona como um centro de opera o real No estado simula o os centros de opera o s o desconectados do STS parando de enviar os dados e medidas do sistema real Neste instante o STS inicia a simula o com as ordens de manobras pr programadas em um script e os dados passam a ser informados atrav s da execu o do fluxo de pot ncia Ainda poss vel durante o treinamento observar a atua o simulada da prote o gerando alarmes id nticos aos de tempo real nos consoles de treinamento O script com as ordens de comando pode ser criado em um editor de texto comum ou de forma autom tica atrav s das telas dos diagramas unifilares das usinas e subesta es onde ao clicar no objeto que se deseja alterar uma nova linha de comando adicionada ao script FERRARA et al 2008 relata que o STS tem sido usado em treinamentos nos seus centros de opera o incluindo um treinamento realizado em conjunto com o centro de opera o regional Rio CTRR O e o centro de opera o do sistema COS distantes 60 km um do outro Ele considera o desempenho do simulador excelente com a atualiza o dos estados digitais e grandezas anal gicas sendo visualiza
164. zagem indireta 63 4 7 Ambiente de Simula o A atualiza o das grandezas nos sistemas de supervis o e controle dispon veis nos centros de opera o no Brasil ocorre tipicamente a cada 4 segundos Por esse motivo e na tentativa de se buscar a maior semelhan a com o ambiente de opera o considero que o SDTO deva proporcionar a mesma taxa de atualiza o das grandezas informadas nas telas do simulador A atualiza o dever respeitar um check de sincronismo entre o motor de simula o e o tempo real decorrido A simula o no tempo ser sincronizada com o tempo real a cada segundo Para isso O sistema ser projetado para simular a rede equivalente mais rapidamente que o tempo cronol gico real e a cada segundo a simula o ser suspensa para aguardar o intervalo de sincroniza o Neste intervalo o motor de simula o atualizara o estado do sistema e a lista de alarmes e eventos gerados automaticamente pela simula o como por exemplo a atua o de um rel de prote o na mem ria do servidor A qualquer instante durante uma simula o os usu rios do sistema instrutor e ou operador poder o gerar eventos do tipo abrir e fechar chaves e disjuntores e alterar o ajuste de controle de equipamentos tipicamente refer ncia de controle de tens o ou pot ncia Tais eventos receber o uma refer ncia de tempo time tag e ser o enviados ao Processador de Eventos do simulador Este componente ter a incumb ncia

ESPECIFICAÇÃO FUNCIONAL DE SIMULADOR

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