O Simulador de Sistemas de transmissão em Corrente Contínua (SSCC) do ONS

O Simulador de Sistemas de

transmissão em Corrente

Contínua (SSCC) do ONS

ONS

Operador Nacional do Sistema Elétrico

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TÓPICOS

1. Introdução

2. Escopo dos estudos do tipo HIL no SSCC

3. Cubículos RTDS

4. Réplicas de Controle e Proteção – Conversores HVDC

5. Sistemas supervisório

1. Introdução

ONS

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INTRODUÇÃO

Histórico - Requisito do edital de licitação (LEILÃO No

007/2008-ANEEL) do sistema de transmissão do Rio Madeira. Contempla dois

bipolos em HVDC, uma interconexão back-to-back, reforços na rede

CA e o complexo das usinas de Santo Antônio e Jirau

Iniciativa ONS - Implantação e operação de instalação para

simulação de sistemas HVDC na escala real de tempo, dotada de

réplicas dos controladores utilizados no campo

Finalidade - Suporte aos estudos elétricos de interesse do Operador e

agentes proprietários nos quais seja necessário representar o referido

sistema

HVDC

-

Estudos

de

Projeto

Básico,

pré-operacionais,

O Sistema de Transmissão do Rio Madeira

Usinas:

Elos HVDC:

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Equipamentos do SSCC : Simulador RTDS e réplicas

Configuração do SSCC do ONS - ano 2015

Seis cubículos de fabricação RTDS (quatro adquiridos pelos agentes

proprietarios do empreendimento e dois correspondentes a uma expansão

adquirida pelo ONS, prevendo estudos futuros de interação entre os

sistemas do Madeira e de Itaipu)

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Equipamentos do SSCC : Estações de trabalho dos operadores

HMI, MMI, SCM, OWS

Ambiente que agrega diversas ferramentas de interação com os

usuários/operadores

RSCAD-RTDS, Suíte de programação C&P (ABB) e Sistema Supervisório

Funcionalidades:

Geração de código (ABB somente) : Interface gráfica › Código Fonte

Monitoramento em tempo real

Controle de dispositivos de manobra

Registrador de Perturbações (TFR)

Empreendimentos de transmissão em HVDC - Horizonte 2018-20

Leilão de transmissão No 011/2013-ANEEL

Empreendimento Belo Monte I - Estações Conversoras CA/CC (±800 kV, 4.000 MW) conectadas ao setor 500 kV das SEs Xingu (Pará) e Estreito (Minas Gerais) e Linha de Transmissão em Corrente Contínua ±800 kV com comprimento de 2092 km

Situação: Estudos do fabricante dos equipamentos (SIEMENS) em análise do Projeto Básico de engenharia pelo ONS

Leilão de transmissão No 007/2015-ANEEL

Empreendimento Belo Monte II - Estações Conversoras CA/CC (±800 kV, 4.000 MW) conectadas ao setor 500 kV das SEs Xingu (Pará) e Terminal Rio (Rio de Janeiro) e Linha de Transmissão em Corrente Contínua ±800 kV com comprimento de 2092 km

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2. Escopo dos estudos HIL no

SSCC

ONS

Bipolo I – ABB

Adequação do desempenho do sistema MACH2 em modo de operação paralela de

bipolos (software C&P)

Adequação do controle mestre (Master Control) com vistas à integração do

segundo bipolo

Aprimoramento da comunicação entre o Master Control e o GSC (Generation

Station Control) para controle de freqüencia na SE coletora Porto Velho

Incorporação de função correspondente a elevação do ângulo Gamma

(Gamma-Kick) durante a manobra dos transformadores conversores

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Bipolo II – ALSTOM

Correção dos erros de comunicação de dados entre o Series V e o sistema

supervisório (SAGE)

Adequação do software C&P (Series V) aos requisitos técnicos definidos no edital

do empreendimento

Adequação do software C&P a requisitos operacionais necessários ao

comissionamento dos equipamentos no campo (Reactive Power Control, Runback

de potência e EAPD - Emergency Active Power Distribution)

Jornada de testes do DPS (Dynamic Performance Study)

Testes de desempenho dinâmico sob operação conjunta e paralela de

controladores HVDC de fabricação ABB e ALSTOM rede CA simplificada e

detalhada (pendência do PB)

Estudos da interação entre redes CC e CA

Estudos do Multi-infeed de conversores

Análise de ocorrências

3. Cubículos RTDS

ONS

RTDS – REAL TIME DIGITAL SIMULATOR

Fornecido pela RTDS Technologies Inc. (Manitoba Hydro) Canada

Fornece a representação de todos os sinais lógicos verificados nas plantas reais

Desempenha simulações transitória em alta velocidade de processamento

Representação realizada por modelos matemáticos

Combinação indissociável: Computadores Dedicados (hardware) e Ferramentas

de Software

É usado para representar:

Equipamentos de potência que compõem os elos DC

Equipamentos das subestações conversoras Porto Velho e Araraquara-2 Rede AC Acre-Rondônia

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RTDS

Arquitetura de Hardware

Cartões de Processamento: PB5/GPC

Processamento paralelo: velocidade

Limite de processamento: GPC x PB5

Tratamento matemático

Cartões de Interface:

Comunicação: GTWIF, GTNET, e GTFPI

RTDS

Arquitetura de Software: RSCAD

PSCAD-EMTDC

Interface visual que possibilita

programar, executar e

analisar simulações de eventos

em sistemas de potência

Conta com biblioteca de

4. Réplicas de Controle e

Proteção – Conversores HVDC

ONS

RÉPLICAS DE CONTROLE E PROTEÇÃO HVDC

Equipamentos constituídos por dispositivos de hardware integrados por rede de

comunicação com protocolo de padrão industrial (CANbus, PROFIbus,

EtherCAT, etc.) : CPUs, condicionadores de sinal, equipamentos de

comunicação e distribuição de dados, transdutores de sinal)

Conjunto de Softwares (Controle & Proteção, Real-time OS, banco de dados)

Similares aos cubículos C&P instalados no campo (sem redundância e interfaces

com equipamentos das SEs conversoras), com as mesmas características

funcionais dos controladores de cada fabricante

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RÉPLICAS DE CONTROLE E PROTEÇÃO

Aplicação Hardware-in-Loop

Loop iterativo de sinais entre controle físico e planta virtual (tempo real) Módulos de C&P operam em malha fechada junto ao simulador RTDS Oferece flexibilidade, confiabilidade e rapidez à realização dos estudos.

Sinais Digitais: Comando de Tap Disparo de válvulas Comando de Trip (chaves e disjuntores) Sinais Analogicos: Ordem ao GSC Medição de gardezas: Tensão e Corrente CA e CC Potencia ativa e reativa

GTDI & GTAI

RTDS Interface Cards GTDI & GTAI

RTDS Interface Cards

GTDO & GTAO RTDS Interface Cards

RÉPLICAS DE CONTROLE E PROTEÇÃO

Esquema: Hierarquia de Controle e Proteção – Bipolo 2

Nível Conversor

Nível Conversor

Nível de Polo

Nível de Polo

Nível de Bipolo

Nível de Bipolo

Nível Principal

Nível Principal

Bipolo (A) Bipolo (A)

Polo 3

Polo 3 Polo 4Polo 4

Bipolo (B) Bipolo (B)

Polo 3

Polo 3 Polo 4Polo 4

Araraquara Porto Velho

5. Sistemas Supervisórios

ONS

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28

6. Desafios

ONS

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DESAFIOS

Simulação na escala real de tempo: constitui novidade no ONS

Suporte adequado às equipes de estudo do ONS e dos Agentes

Estudos de Projeto Básico, Pré-Operacional e Operacional (internos) Análise de Ocorrências no campo (ONS e Agentes)

Estudos do multi-infeed de conversores e interação CA-CC

Estratégia para o acompanhamento das atualizações tecnológicas

Atualização de hardware e software (RTDS e outros)

Manutenção das instalações e de suporte dos fabricantes

Estabelecimento de novas modalidades de acordos/contratos

Capacitação de Equipes

Envolve conhecimentos técnicos específicos Exige equipe de profissionais bem treinados

DESAFIOS

Adequação e aprimoramento das ferramentas off-line

Simulação híbrida ou inter-domínios Simulação cooperativa

Processamento distribuído off-line Síntese de equivalentes dinâmicos

Desenvolvimento de soluções de modelagem matemática adequadas à

representação do SIN (redes de grandes dimensões)

Novos empreendimentos em implantação e licitados

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DESAFIOS

H.W. Dommel, ”Digital Computer Solution of Electromagnetic Transients in Single and Multiphase

Networks,”IEEE Transactions on PowerApparatus and Systems, vol. PAS-88, no. 4, April 1969, pp. 388-399. HVDC: Connceting to the Future. Alstom Grid. 1ª ed. France, 2010. 592 p.

Crosbie, R. 2012. “Modern Methodology of Electrical System Design Using Rapid-Control Prototyping and Hardware-in-the-Loop.” In Real-Time Simulation Technologies: Principles, Methodologies, and Applications, edited by Katalin Popovici,Pieter J. Mosterman.

R. Kuffel, J. Giesbrecht, T. Maguire, R.P. Wierckx, P. McLaren, “RTDS – A Fully Digital Power System

Simulator Operating in Real Time,” accepted for Presentation at ICDS-95, College Station, USA, April 1995. H. Duchen, M. Lagerkvist, R. Kuffel, R.P. Wierckx, “HVDC Simulation and Control Testing Using a Real-Time Digital Simulator (RTDS),” accepted for Presentation at ICDS-95, College Station, USA, April 1995.

Simulator Operation Course (Rio Madeira Project). Alstom Grid. Brazil, 2011. Desing Familiarisation Course (HVDC Scheme). Areva (Alstom Grid). Brazil, 2010 Operation from the Station Control and Monitoring System. ABB. Brazil, 2012. 74 p.

ONS

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