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APLICAÇÃO DA AVALIAÇÃO DINÂMICA E ESTÁTICA DO SIN NOS CENTROS DE OPERAÇÃO DO ONS

Marco Aurélio Quadros – ONS

Giuliano Pires – ONS

Carlos Alberto da Silva Neto – ONS

Michel Moreales – ONS

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Tópicos

• Principais Características do Organon• Descrição do Sistema Organon• Integração do Organon com o EMP• Configuração de Hardware• Configuração das Regiões de Segurança• Resultados Obtidos em de Tempo-Real

APLICAÇÃO DA AVALIAÇÃO DINÂMICA E ESTÁTICA DO SIN N OS CENTROS DE OPERAÇÃO DO ONS

Principais Características do Organon

•• Confiabilidade:Confiabilidade: mméétodos, algoritmos e projeto de software robustos.todos, algoritmos e projeto de software robustos.

•• AcurAcurááciacia:: modelagem detalhada.modelagem detalhada.

•• Desempenho:Desempenho: simulasimulaçção no domão no domíínio do tempo rnio do tempo ráápida, rotinas de auto pida, rotinas de auto diagndiagnóóstico e processamento distribustico e processamento distribuíído.do.

•• Flexibilidade:Flexibilidade: arquitetura flexarquitetura flexíível e separavel e separaçção de funcionalidades e ão de funcionalidades e ferramentas de simulaferramentas de simulaçção.ão.

•• BenefBenefíícios:cios: mais agilidade no processo de anmais agilidade no processo de anáálise para os estudos de lise para os estudos de planejamento e programaplanejamento e programaçção, melhor monitoraão, melhor monitoraçção na operaão na operaçção em ão em tempotempo--real e maior integrareal e maior integraçção entre essas ão entre essas ááreas.reas.


Desempenho – Simulação Dinâmica

RelatRelatóóriorio5 min5 min

AvaliaAvaliaçção dos resultadosão dos resultados5 min5 min

SimulaSimulaççãoão3 min3 min

PreparaPreparaçção de Dadosão de Dados1 min1 min

ProcessProcesso Manualo Manual

RelatRelatóóriorio2 s2 s

AvaliaAvaliaçção dos resultados ão dos resultados 2 s2 s

SimulaSimulaççãoão4 s4 s

PreparaPreparaçção de Dadosão de Dados2 s2 s

ProcessProcesso Automo Automááticotico

1500

120 20 cpucpu

84

11 1 cpucpu (840s)(840s) 1 1 cpucpu (10s)(10s)


Flexibilidade - Arquitetura

Planejamento da Operação

ProgramaçãoDistribuidoras

Geradoras

Transmissoras

GERENCIADOR

GUIGUI

FuncionalidadesFuncionalidades

RelatRelatóóriosrios TarefasTarefas

ALAL

FiltrosFiltros

Tempo Real

DB

GERENCIADOR

GUIGUI


RelatRelatóóriorio TarefasTarefas

ALAL

FiltrosFiltros

SCADA SE

Diagnóstico

SERVIDOR1

FerramentasFerramentas

SERVIDORn


SERVIDOR1


SERVIDORn


Outros Agentes


Flexibilidade – Funcionalidades e Ferramentas

GERENCIADOR

GUIGUI


RelatRelatóóriosrios TarefasTarefas

ALAL

FiltrosFiltros

SERVIDOR1


SERVIDORn


FuncionalidadesFuncionalidades::•• AnAnááliselise de de ContingênciasContingências•• MMááximaxima TransferênciaTransferência•• RegiõesRegiões de de SeguranSeguranççaa ((NomogramasNomogramas))•• FuncionalidadesFuncionalidades DefinidasDefinidas pelopelo UsuUsuááriorio

FerramentasFerramentas::••FluxoFluxo de de PotênciaPotência (Newton (Newton completocompleto ououdinâmicadinâmica sintsintééticatica))••FluxoFluxo de de PotênciaPotência ContinuadoContinuado••AnAnááliselise de de SensibilidadeSensibilidade EstEstááticatica••SimulaSimulaççãoão no Tempo (no Tempo (PassoPasso e e ordemordem de de integraintegraççãoão varivariááveisveis))••FunFunççãoão EnergiaEnergia ((porpor mmááquinaquina))••AnAnááliselise de de PronyProny


Benefícios

•• Planejamento e ProgramaPlanejamento e Programaçção:ão:

•• OperaOperaçção:ão:

-- Muito mais cenMuito mais cenáários avaliados em muito rios avaliados em muito menos tempo.menos tempo.

-- Melhor monitoraMelhor monitoraçção e visualizaão e visualizaçção da ão da seguransegurançça do sistema em condia do sistema em condiçções de ões de regime e em cenregime e em cenáários de rede alterada.rios de rede alterada.


Descrição do Sistema Organon

• É um ambiente integrado para análise estática e dinâmica de sistemas elétricos de potência;

• É baseado no sistema operacional Windows:• Navegação por menus, “hot-keys” e “toolbar”;• Edição de dados e visualização de resultados via diagramas

unifilares;• Edição de dados via janelas de diálogo;• Apresentação de resultados: Planilhas com função de ordenação,

gráficos e janela de mensagens;• Migração de resultados para Microsoft Word e Microsoft Excel;

• Aceita script de comandos (“batch”);• Utiliza alocação dinâmica de memória;• Admite numeração de barras com número (5 dígitos) e seção de barra (2

dígitos) (Ex. 18, 18.1, 18.2);• Utiliza processamento distribuído em algumas funções.


Simulação Dinâmica – Saída Gráfica Convencional

Sistema Estável

Sistema Instável


Simulação Dinâmica – Saída Tabular (Margem de Energia)

ηηηη=-0.5Mωωωω 2


Região de Segurança

•• Regiões de seguranRegiões de segurançça são calculadas para três grupos de geraa são calculadas para três grupos de geraçção por ão por vezvez

•• O objetivo O objetivo éé avaliar o sistema de transmissão que conecta os três avaliar o sistema de transmissão que conecta os três gruposgrupos

•• O limite externo da região de seguranO limite externo da região de segurançça indica:a indica:–– Limite de geraLimite de geraççãoão–– Colapso de tensão para o sistema Colapso de tensão para o sistema ííntegrontegro–– Falta de convergência do fluxo de potência para a simulaFalta de convergência do fluxo de potência para a simulaçção da ão da

contingência na região de segurancontingência na região de segurançça esta estááticatica–– Sistema instSistema instáável para a simulavel para a simulaçção da contingência na região de ão da contingência na região de

seguransegurançça dinâmica a dinâmica •• Outros contornos para demais critOutros contornos para demais critéérios analisados (rios analisados (limite tlimite téérmico, faixa rmico, faixa

de tensãode tensão, varia, variaçção de tensão, amortecimento, etc.)ão de tensão, amortecimento, etc.)


Região de Segurança - Definição


- Operating Point- Stability limit - Gen. limit

G2

G1

G1

G3

G2

Load

BusVoltage

Base CaseContingencies1

23

Post-Contingency Margin

Pre-Contingency Margin

P0 PC

M

P1 P

2

P

3

Pcritical PM

G1

G3

G2

CTG#1

CTG#2

Projeções da Região de Segurança



G2

G1

G1

G3

G2


G2

G1

G1

G3

G2

Load

BusVoltage


23



P0 PC

M

P1 P

2

P

3

Pcritical PM Load

BusVoltage


2233



P0 PC

M

P1 P

2

P

3

Pcritical PM

G1

G3

G2

CTG#1

CTG#2



G1

G3

G2

CTG#1

CTG#2



Região de Segurança - Resultado (Dinâmica)


Integração do Organon com o SSC do COSR-S

• Efetuadas etapas de trabalho planejadas para integraç ão:– Construção de programa de exportação: analisada a estru tura

de dados da base do SSC com a estrutura de dados do Organon;

– Montagem experimental de programa de conversão capturand o dados do estimador de estado e convertendo para um a rquivo ASCII de formato padrão do Organon;

– Testes de validação do resultado do fluxo de potênc ia no Organon, com a utilização do caso convertido de tempo- real, com os resultados do mesmo caso utilzando a aplicaçã o Fluxo de Potência do SSC;

– Criação de planilha eletrônica para a geração de arqui vos auxiliares de uso do Organon (lista de contingências, lista de eventos dinâmicos, etc).


Configuração de Hardware

• A configuração de hardware foi realizada em duas etapas :– Primeira etapa: utilização de 4 computadores antigos para a

execução de processamentos distribuído, ligados e configurados na rede de tempo-real (Pentium HT 3.0 – 1Gb);

– Segunda etapa: utilização de dois servidores dedicado s, aquisitados no ano de 2008 para uso específico do Orga non(HP Xeon Quad-Core – 9G);

• Resultados comparativos:


Configuração de Hardware

Segunda Etapa:

• Esquerda: Servidor executando uma região de segurança dinâmica

• Direita: Servidor executando quatro regiões de segurança estática simultaneamente


Configuração das Regiões de Segurança

• Atividade efetuada pela equipe de tempo-real do COSR- S, sendo disponibilizadas diversas regiões de segurança para monitoração:

– Região 525kV Sul: Analisa todas as contingências si mples aplicadas a rede de 525kV da região Sul;

– Região MS: Analisa todas as contingências simples a plicadas a rede de 230kV e 138kV que atendem ao estado do Mato Gros so do Sul;

– Região RS: Analisa todas as contingências simples a plicadas a rede de 230kV que atendem ao estado do Rio Grande do Sul ;

– Região SC: Analisa todas as contingências simples a plicadas a rede de 525kV, 230kV e 138kV que atendem ao estado de Sa nta Catarina;

– Região Sul: Analisa todas as contingências simples aplicadas a rede de operação da região Sul do Brasil;

– Região ECE RS: Analisa a perda da linha 525kV Ita-N ova Santa Rita, visando verificar a possibilidade de atuação do ECE do estado do Rio Grande do Sul;


Configuração das Regiões de Segurança

• Exemplo: Região 525kV SulAnalisa todas as contingências simples aplicadas a rede de 525kV da região Sul;


Resultados Obtidos em Tempo-Real• Acompanhamento do Atendimento do Estado do Rio Gran de do Sul no Verão

2007/2008 da região SulProcura monitorar a condição de atuação do ECE inst alado na SE Gravataí (corte de carga em diversas subestações do estado), o qual objetiva resguardar a condição de subtensão geral no setor da Grande Porto Alegre, no caso de perda de linhas de transmissão do setor de 525kV.Com este resultado foi possível monitorar em tempo- real o atendimento do estado do Rio Grande do Sul, otimizando o recurso d e geração hidráulica daquele estado. Ressalta-se que os resultados encontravam-s e aderentes aos valores informados pelas equipes de planejamento do ONS

Região da GrandePorto Alegre

Linhas de Transmissãode 525kV queatendem o RS


Resultados Obtidos em Tempo-Real

• Acompanhamento de Carregamento de Linhas de Transmi ssão em Cenário de Rede AlteradaQuando de ocorrência de abertura de linhas de 138kV do Norte do estado do Paraná (controle de carregamento de transformador 23 0/138kV da rede básica), o Organon retratou o agravamento da condição da perda da linha 525kV Itá-SaltoSantiago, sem porém apresentar violação de seguranç a. Organon auxiliou na análise de cenário de rede alterada, aplicada uma n ova contingência.

Antes da Abertura do anel 138kV Depois da Abertura do anel de 138kV



• Identificação de Restrição Elétrica Associada a Des pacho Térmico MaximizadoIdentificada possibilidade de ultrapassagem de limi te de emergência de uma das linhas 230kV JLacerdaB-Siderópolis, no caso de cont ingência em uma destas. Região de Segurança do Estado de Santa Catarina ana lisando todas as contingências simples da rede de 525kV, 230kV e 138 kV. Informada equipe de planejamento da operação da necessidade de monitora ção desta condição. Efetuada gestão em tempo-real para controle da situ ação (redespacho de usinas com influência no estado do Rio Grande do Sul).

x


• Análise de Segurança Área 500kV de Minas GeraisEm função da maximização de transferência de energi a para a região Sul, associado à transferência de energia da região Norte para a região Sudeste épossível haver violação de limites operativos confo rme o gráfico do item 6.1 da instrução de operação do IO ON.SE.5MG.Essas violações podem ser sanadas com a redução de geração (bacia do Paranaíba), bem como alterações e intercâmbio entre as regiões.

MINAS GERAISGOIAS

DF


4650

4950

5150

5500

6100

6400

FCOSE + Paranaíba 500

Limite de F MG

Operação com segurança

Operação com risco

4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100

3850


• Análise de Segurança Área 500kV de Minas GeraisAo analisar o gráfico 1, é possível confirmar que es sa é, realmente, uma situação possível e prevista em IO já que nessas direções a g eração do grupo 1 (MG) estábaixa e a geração do grupo 2 (PB_SM) está alta, isso com certeza elevaria o valor de Fluxo Minas Gerais (FMG).


4650

4950

5150

5500

6100

6400

FCOSE + Paranaíba 500

Limite de F MG

Operação com segurança

Operação com risco

4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100

3850


Conclusão

• A aplicação Organon se encontra operacional no ONS, gerand o resultados e ganhos reais à operação em tempo-real do SIN;

• No momento, esforços estão sendo realizados para a consolidação do módulo de análise de estabilidade eletromecânica, a qual gerará um novo patamar de análi se de segurança em tempo-real do SIN;

• Os novos equipamentos disponibilizados para a utiliza ção do Organon mostraram excelente desempenho, permitindo a monitoração em tempo-real de diversas regiões de seg urança estática simultaneamente;

• Ressalta-se por fim que os resultados obtidos demonst ram que já é possível associar otimização energética com seguran ça elétrica em tempo-real, mesmo considerados cenários de rede alterada, os quais não tenham sido analisados nas et apas de planejamento da operação.


Obrigado

[email protected]

www.ons.org.br


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