Simulador Dinámico para Entrenamiento de Operadores SDTO. Jorge Jardim HPPA High Performance Power System Applications

Transcripción

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2 Simulador Dinámico para Entrenamiento de Operadores SDTO Jorge Jardim HPPA High Performance Power System Applications

3 Proyecto SDTO Proyecto de pesquisa & desarrollo para empresa de transmisión de energía TAESA y empresa de generación Queiroz Galvão. P&D con soporte de ANEEL (agencia de regulación Brasileña). Pantallas de operación desarrolladas por la empresa Jordão Engenharia

4 Contenido Introducción Requisitos Funcionales Arquitectura Motor y Modelos de Simulación Recursos adicionales Ejemplos

5 Introducción Motivaciones para los simuladores: Necesidad regulatoria de entrenamiento de operadores. Aumento de turnover. Aumento de estaciones desasistidas => diminuciones de oportunidades de trabajo para operadores en estaciones de baja complexidades. Imposibilidades de entrenamiento con lo sistema real. Reducción de riscos de interrupciones. Mayor agilidad de recomposición.

6 Introducción Tipos de simuladores: Sin representación de rede eléctrica. Con representación de rede eléctrica. Con representación de rede eléctrica i algunos pocos modelos dinámicos simplificados (variaciones de frecuencia e voltaje). Con representación de rede eléctrica i modelos dinámicos para simulación de fenómenos electromecánicos.

7 Introducción Que tipo de simulador usar: Cada uno distes simuladores puede ser suficientemente efectivo para lo entrenamiento, dependiendo de las necesidades funcionales de lo operador. Mas hay condiciones sistémicas para las cuales uno simulador con capacidad de reproducción de fenómenos electromecánicos es de valor inestimable para el entrenamiento de operadores. Los simuladores dinámicos pueden ser numéricamente mas robustos.

8 Principales Requisitos Funcionales Ser capaz de simular fenómenos dinámicos electromecánicos de curta y longa duración en tempo real. Incluir modelos de protección y controle. Actualización de dados en las telas de operación y supervisión a cada 1 segundo. Interface grafica similar a de la sala de controle. Grabación de simulaciones para posterior reproducción. Facilidades para creación de senarios de entrenamiento.

9 Principales Requisitos Funcionales Tener una interface grafica para supervisión del entrenamiento y edición de dados. Tener facilidades para gerenciamiento de dados de rede, modelos y casos de estudio ( drills ). Representar modelos de estaciones con llaves seccionadoras y disyuntores.

10 Arquitectura Standalone Clientes.exe Diagramas Servidor SQL Server Dados Alarmes ASP.NET Gerencia de Dados i Simulación Cliente.exe Supervisor dll Motor de Simulación

11 Arquitectura Integrada Cliente EMS Servidor SQL Server Dados ASP.NET Gerencia de Dados i Simulación Cliente Supervisor dll Motor de Simulación

12 Arquitectura Servidor de Dados Cliente SDTO Servidor SDTO LAN o Web Cliente SDTO

13 Arquitectura - Servidor Clientes Servicios de Dados Adaptadores da BD BD Mediciones e Mensajes Gerencia de Eventos Gerencia de Alarmes Comunicación con lo Motor Motor

14 Motor de Simulación Debe ser numéricamente estable e de elevado desempeño. Es critico que la solución numérica de las ecuaciones algébricas e diferenciales sea rápida y numéricamente estable (robusta). Esto es obtenido con algoritmo de integración numérica con paso y orden variables, y solucione simultanea distas ecuaciones. A simulación debe ser más rápida que lo tiempo real en intervalos de 1 secundo, cuando las mediciones son transferidas para lo servidor. Consecuentemente, siendo más rápido, lo simulador tiene que completar 1 secundo de simulación en menos de 1 secundo de tempo real i esperar en estado durmiente para enviar las medidas para el servidor.

15 Rede de Simulación La rede de simulación comprehende la rede interna (observada pelo operador) y la rede externa (solamente observada por lo supervisor de entrenamiento). La red interna es representada con llaves y disyuntores, y demás componentes (transformadores, reactores, líneas de transmisión, generadores, etc.) representados con detalles. La rede externa es representada con barras y ramos, siendo que algunos distes ramos representan equipamientos reales y otros pueden ser modelos equivalentes. Están disponibles recursos para computación de redes reducidas, si necesario, y fusión de modelos barra-ramo con modelos llave-disyuntor.

16 Modelos Dinámicos Una rica biblioteca de modelos dinámicos está disponible, tiendo 5 modelos de generadores, 30+ sistemas de excitación, 20+ turbinas, HVDCs, TCSCs, OLTCs, etc. Es fundamental para la fidelidad da simulación y para evitar dificultades de simulación que sistemas de protección, tales como relés de distancia y pierda de sincronismo para líneas de transmisión, y protecciones de generadores, esteban representados para los respectivos componentes de el sistema. Las protecciones del sistema interno deben ser explícitamente modeladas. Las protecciones para los demás equipamientos son automáticamente definidas por el motor de simulación.

17 Modelos Dinámicos Todas las líneas de transmisión deben ser protegidas por relés de distancia. Estas también poden ser protegidas contra sobre-tensión. Transformadores deben ser protegidos por relés de sobre-corriente e pueden también ser protegidos por relés de sobre-tensión. Generadores deben ser protegidos para relación V/Hz, sobrevelocidad, sub-velocidad, pierda de campo y sobre-corriente con dependencia de tensión. Relés de sobre-velocidad y sub-velocidad deben estar de acuerdo con lo tipo de generador. Otras protecciones pueden ser adicionadas. Uno aplicativo computacional separado está disponible para generar automáticamente modelos e parámetros de protección para las líneas e transformadores del sistema interno.

18 Eventos de Simulación Los siguientes tipos de eventos de simulación pueden ocurrir. Eventos pre-programados con efecto directo en rede eléctrica (ejemplo, curto-circuito en línea de transmisión o apertura de uno circuito). Eventos pre-programados con efecto indirecto en rede eléctrica (ejemplo, defecto en sistema auxiliar) que puede causar parada de equipamiento si ninguna medida correctiva suceder en tiempo especificado. Eventos pre-programados sin efecto en rede eléctrica (ejemplo, porta da sala de controle abierta). Eventos provocados por los operador. Eventos provocados por lo supervisor de entrenamiento. Eventos causados por la actuación de sistemas de protección.

19 Tipos de Eventos de Efecto Eléctrico Directo Abrir/cerrar uno disyuntor o llave. Aplicar/remover curto-circuito en un punto de una línea de transmisión. Ajustar el valor de referencia de uno controle (regulador de tensión, compensador estático, transformador, etc.). Accionar uno generador síncrono. Aplicar freos en generadores. Pasar controle de transformadores de automático para controle manual e vice-versa. Etc.

20 Eventos Sin Efecto Directo en la Rede Estos eventos son definidos pelos usuarios. Pueden o non incluir efectos secundarios, caso o operador non actuar como previsto. O efecto secundario es lo desligamiento del equipamiento asociado.

21 Edición de Eventos

22 Alarmes Solamente los eventos relativos a lo sistema interno son reportados en la pantalla de alarmes. Todos los eventos del sistemas interno y externo son reportados en la pantalla del supervisor de entrenamiento.

23 Edición de Dados

24 Telas de Operación

25 Telas de Operación

26 Telas de Operación

27 Aplicativos Computacionales Auxiliares Cálculo de equivalentes de redes. Fusión de modelo barra-ramo con modelo llavedisyuntor. Ceración automática de modelos de protección con base no modelo de rede.

28 Ejemplo Sistema TAESA (empresa de transmisión). 892 barras o seccione de barra ramos, siendo 384 llaves o disyuntores. 44 generadores con modelo dinámico detallados. 5 compensadores estáticos. 4 compensadores serie controlados (TCSC). 4 transformadores con Tap controlado automáticamente. 100 modelos de protección (corte de carga por subfrecuencia, relé de distancia, relé de pierda de sincronismo, sobre-corriente en transformador y sobre-tensión en línea de transmisión). Más de 1000 protecciones automáticas (distancia, sobrecorriente, sobre-tensione, V/Hz, pierda de excitación, etc.)

29 Ejemplo Área representada, siendo parte en modelo equivalente Áreas internas representada por llaves y disyuntores

30 Ejemplo de Simulación 1

31 Ejemplo de Simulación 2 Simulación 2

32 Desarrollos i Posibles Aplicaciones Futuras Inclusión de funciones para análisis y entrenamiento en recomposición de sistemas. Inclusión de una interface grafica genérica para visualización de diagramas. Evaluación de risco de efectos cascada. Evaluación de sistemas de protección. Análisis de perturbaciones. Plataforma para teste de esquemas espaciales de protección. Plataforma para teste de aplicativos basados en PMU.

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