Módulo de Estudos e Treinamento em Tempo Real

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Este trabalho apresenta o programa computacional implantado junto ao centro de operação e controle da CPFL para a realização de simulações na rede elétrica. O software trabalha com dados de tempo real sendo acionado através do próprio console de operação utilizado no dia-a-dia pelo operador. Destaca-se as potencialidades do aplicativo, o impacto de sua implantação trazendo grande agilidade e flexibilidade na programação e realização de manobras no sistema elétrico e ainda, sua utilização como ferramenta de treinamento de despachantes.

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Módulo de Estudos e Treinamento em Tempo Real

  1. 1. TEMA GERAL B: MODERNIZAÇÃO DE RECURSOS APLICADOS À OPERAÇÃO MÓDULO DE ESTUDOS E TREINAMENTO EM TEMPO REAL FREIRE, L. M.*; ZAGARI, E. N. F.; RODRIGUES, L. F. G.; MOKARZEL JR., F. e CALIXTO, R. CPFL – Companhia Paulista de Força e Luz RESUMO 1.0 - INTRODUÇÃO Este trabalho apresenta o programa A CPFL vem trabalhando há cinco computacional implantado junto ao centro de anos na implantação das funções de análise de operação e controle da CPFL para a redes em seu centro de operação e controle do realização de simulações na rede elétrica. O sistema elétrico – COS (8). Além das funções software trabalha com dados de tempo real clássicas de estimação de estado, fluxo de sendo acionado através do próprio console de potência on-line e análise de segurança em operação utilizado no dia-a-dia pelo operador. tempo real, o pacote de aplicativos de análise Destaca-se as potencialidades do aplicativo, o de redes da CPFL inclui a função de Módulo impacto de sua implantação trazendo grande de Estudos em Tempo Real - METR. Este agilidade e flexibilidade na programação e trabalho descreve todo o ambiente envolvido realização de manobras no sistema elétrico e na execução de estudos utilizando o METR, ainda, sua utilização como ferramenta de destacando suas potencialidades e o impacto treinamento de despachantes. no ambiente de operação advindos com a sua implantação no COS da CPFL. PALAVRAS-CHAVE O METR é utilizado tanto pelas áreas de estudos de curto prazo quanto pelas Simulador, Centro de Operação e Controle, áreas de controle da operação, sendo Funções de Análise de Redes. inegáveis os ganhos trazidos para esta última, *Rod. Campinas Mogi-Mirim, km 2,5, no 1755, Jardim Santana - Campinas - SP – CEP: 13088-900 Tel.: (019) 756-8446/756-8323 - Fax: (019) 756-8779 - e-mail: lfreire@cpfl.com.br
  2. 2. 2 pois o operador (despachante) pode verificar, na menor prioridade, é executado somente com a fase de programação e instantes antes de realizar intervenção do operador e de forma off-line, uma manobra, quais os efeitos que ela provoca no onde modificações especiais no posto de sistema elétrico. Na realização dos estudos é operação se fazem necessárias. permitida a simulação de abertura/fechamento de linhas, transformadores e shunts de barra e alterações de carga/geração das barras, o que cobre a grande maioria dos tipos de manobras realizadas no COS. Dispondo dessa ferramenta, o ambiente de operação exige cada vez mais a presença do engenheiro de operação e mudanças no perfil dos operadores, com a possibilidade de num futuro próximo os estudos de curto prazo serem realizados diretamente nos centros de operação. Uma importante característica desse aplicativo é a sua simplicidade e facilidade de utilização, tanto na preparação do caso base de tempo real e na escolha da(s) contingência(s) a ser(em) simulada(s), quanto na execução e apresentação dos resultados, sendo que o operador não precisa mudar de ambiente computacional para realizá-los. O aplicativo METR é também utilizado para treinamento de operadores, sendo realizado na forma de auto-treinamento ou treinamento dirigido. Em qualquer uma dessas opções, o METR proporciona o aprimoramento dos FIGURA 1 - Aplicativos FAR operadores, dando-lhes a oportunidade de aumento contínuo na sua sensibilidade com relação ao sistema elétrico onde atua. Cabe 3.0 - PREPARAÇÃO DO CASO BASE ressaltar a grande utilidade dessa ferramenta face DE TEMPO REAL a renovação do quadro de operadores acelerando o processo de aprendizado. Um dos maiores desafios na consolidação das chamadas Funções de Análise de Redes, FAR é a geração de um modelo em tempo real da rede 2.0 - AMBIENTE DE TEMPO REAL de interesse (caso base de tempo real) que seja consistente e reflita com exatidão a situação Os aplicativos FAR implantados na CPFL operativa do sistema elétrico para um são: Configurador, Estimador, Fluxo de Potência, determinado instante (1) (3). Os resultados do Análise de Segurança e Módulo de Estudos (5). Módulo de Estudos, assim como do Fluxo de Eles são controlados por um Escalonador que Potência On-Line e Análise de Segurança, serão concede o uso do processador aos aplicativos de tão mais precisos quanto mais exata for a acordo com a prioridade de cada um, conforme representação da rede de interesse. mostrado na Figura 1. Com exceção do Módulo de Estudos, os aplicativos são executados Define-se aqui rede elétrica de interesse ciclicamente de forma on-line sendo que o Fluxo como sendo a rede elétrica da própria de Potência e a Análise de Segurança podem concessionária (rede interna) e parte da rede das também ser executados por solicitação do concessionárias vizinhas (rede externa). A razão operador. Já o Módulo de Estudos, aplicativo de de se agregar parte da rede externa à rede de interesse é representar as influências externas
  3. 3. 3 quando da ocorrência (ou simulação) de dia-a-dia utilizando o seu próprio console de contingências na rede interna. operação, onde os resultados são mostrados nas telas habituais de operação do sistema. No caso da CPFL, a rede elétrica de interesse é modelada como mostrado na Figura 2. O posto de operação (PO) é constituído As partes observáveis da rede são modeladas por dois monitores. Ao selecionar no Menu através de dados telemedidos e do estimador de Principal, Figura 3, a opção “Entrar no Modo de estado e as partes não observáveis através de Estudos” é gerado um caso base de tempo real e dados estatísticos (6) e equivalentes externos (2). suas informações (fluxos nas linhas, tensões e potência líquida nas barras) são exteriorizadas em um dos monitores. No outro monitor, o operador tem acesso normal às informações de tempo real, não ficando alheio ao que se passa no sistema enquanto realiza o estudo. FUNÇÕES DE ANÁLISE DE REDES  ** ENTRAR NO MODO DE ESTUDOS  ** MEDIDAS COM ERROS GROSSEIROS  ** RESULTADOS DA ANÁLISE DE SEGURANÇA  ** RESULTADOS DO MODO DE ESTUDOS  ** ENTRAR EM MODO DE TCSP  FIGURA 2 – Modelagem da Rede de Interesse ** RESULTADOS DA TCSP  EXECUTAR:  ÚLTIMA EXECUÇÃO  Uma vez modeladas as redes     ** FLUXO DE POTÊNCIA    dd/mm/aa    hh:mm:ss  interna e externa (Figura 1), ** ANÁLISE DE SEGURANÇA    dd/mm/aa    hh:mm:ss  tomando-se certos cuidados, ** ESTUDO    dd/mm/aa    hh:mm:ss  ** TCSP    dd/mm/aa    hh:mm:ss  combina-se os resultados do equivalente e do estimador gerando-se finalmente um modelo FIGURA 3 – Menu Principal completo da rede de interesse: o caso base de tempo real. O operador pode simular manobras do seu Na CPFL, no modo de tempo real, a cada dia-a-dia tais como: minuto é gerado um caso base utilizando esse procedimento que acabamos de descrever. • abrir/fechar linha; Quando há uma solicitação de estudo, o caso base • desligar/ligar linha; do METR é gerado através do mesmo • chavear banco de capacitores; procedimento. • seccionar barramento; • transferência de circuito sem pisca com fechamento e abertura de anel através 4.0 - O POSTO DE OPERAÇÃO E OS de seccionadores; ESTUDOS EM TEMPO REAL • e ainda pode alterar o valor de carga ou geração na barra simulando Uma grande vantagem do METR é a transferência/corte de carga ou facilidade que o operador encontra para realizar redespacho de geração. um estudo. O estudo é realizado no próprio posto de operação não necessitando de mudança de Além dos resultados das simulações ambiente de trabalho. Na escolha da mostrados de forma gráfica nas telas que contingência, que pode ser simples ou múltipla e representam os unifilares do sistema, o operador de natureza diversa, tudo se passa como se ele tem ainda à sua disposição: estivesse realizando uma manobra do seu
  4. 4. 4 • listas de violações de limites de tensão economia de tempo despendido em simulações, nas barras e carregamento nas linhas de mas principalmente uma valiosa redução de transmissão/transformadores, riscos operativos nas manobras de transferências • o grau de severidade da contingência e sem pisca. • um relatório das atuações dos elementos de controle (banco de capacitores, LTC e geradores). 5.0 - COMENTÁRIOS FINAIS Para a realização de um estudo o Dentre as dificuldades encontradas na fase operador, de forma prática, fácil e rápida, executa de implementação destacam-se a modelagem da os seguintes passos (7): rede interna, face a escassez de telemedições, e a combinação dela com o equivalente externo. Tais 1. seleciona o PO para modo de estudos dificuldades sinalizam a necessidade de (um caso base de tempo real é gerado); investimentos em telemedições e na troca de 2. realiza as manobras desejadas; informações entre centros de operação de 3. solicita a execução do estudo; concessionárias vizinhas. 4. analisa os resultados. A utilização do METR para investigar os Apesar de ser a tarefa de menor prioridade efeitos de manobras e de contingências no dentro do sistema de análise de redes em tempo sistema elétrico da CPFL tem trazido real, o tempo de execução de um estudo no simplificações e diminuição do tempo despendido METR (passo 3) não ultrapassa 30 segundos, o para a realização de estudos de curto prazo e que não chega a causar ansiedade ao operador. programação de manobras. Além disto, face à No entanto, como só lhe é alocado o processador facilidade de utilização, o METR está sendo quando não há nenhuma outra função de análise empregado com êxito no treinamento de novos de redes em tempo real em execução, pode-se operadores e atualização do pessoal de ainda reduzir este tempo a apenas alguns operação. segundos, bastando, para isso, alocar um processador exclusivo para a execução do METR. Por ser executado no mesmo ambiente computacional de operação do COS e devido à Assim, o METR é utilizado tanto na interface amigável de manuseio, o METR tem programação e instantes antes da manobra a fim estimulado o operador a utilizá-lo. A prática de de se verificar os valores da programação, como simulações tem conferido ao operador, não também em situações de alerta ou emergência, apenas uma melhor compreensão técnica da onde o operador pode simular várias manobras a engenharia de sistemas de potência, aprimorando fim de levar o sistema para um estado seguro de seu perfil de análise, mas também uma maior operação. familiaridade com determinadas partes do sistema elétrico, especialmente no que diz respeito a 4.1 - Transferência de circuito sem pisca - TCSP solução de problemas e preparação para emergências. Dentre as manobras de equipamentos do sistema elétrico realizadas com a supervisão do Enfim, aliando todos esses benefícios, a Centro de Controle da CPFL, uma tem especial incorporação do METR ao Centro de Operação importância: transferência de circuito sem pisca do Sistema da CPFL, ferramenta tão almejada por com fechamento e abertura de anel através de todos que trabalham com operação e controle em seccionadores (4). Esta importância se deve à tempo real, tem proporcionado um estimável relevante freqüência com que essas manobras são aumento da segurança operativa e melhoria na realizadas devido ao grande número de SE’s em qualidade do fornecimento de energia. 138kV com dupla alimentação existentes na área de concessão da CPFL. A implementação dos No futuro o METR poderá servir como estudos de transferência sem pisca no METR base para a implantação de um simulador para proporcionaram, não apenas uma sensível treinamento de operadores.
  5. 5. 5 6.0 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Elétricos, 1992, Campinas, SP. Anais ... Campinas: CPFL, 1992. p. 318-328. (1) KEN KATO ET AL.. External Network Modeling - Recent Practical Experience - A Report Prepared by the External Network Modeling Task Force, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 9, No. 1, Feb 1994. (2) MONTICELLI, A. J., DECKMANN, S, GARCIA, A., STOTT, B.. Real-Time External Equivalents for Static Security Analysis. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-98, pp. 498-508, New York 1979. (3) MONTICELLI, A. J., FELIX, F. W.. A Method that Combines Internal State Estimation and External Network Modeling. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-104, No. 1, pp. 91-99, Jan 1985. (4) IEEE COMMITTEE REPORT. Results of Survey on Interrupting Ability of Air Break Switches. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-85, No. 9, pp. 1008-1020, Sep 1966. (5) CONVÊNIO DE COOPERAÇÃO ENTRE CPFL/UNICAMP. Relatórios 02, 03 e 04 do Aditivo 03, Relatórios 02 e 04 do Aditivo 06 e Relatórios 01 e 02 do Aditivo 07 sobre Funções de Análise de Redes, Campinas, 1990-1997. (6) ZAGARI, E. N. F., FREIRE, M. L., Modelagem de Ilhas Não Observáveis na Análise em Tempo Real. Relatório CPFL/OSE, Campinas Junho/96. (7) FREIRE, M. L. e ZAGARI, E. N. F.. Manual Do Usuário FAR., CPFL, Campinas Novembro/97. (8) FREIRE, L. M.; GARCIA, A. V.; MONTICELLI, A. J.. Modernização Incremental do Centro de Operação do Sistema da CPFL. In: 1o SIMPASE - Simpósio de Automação de Sistemas

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