Estratégia de simulação de transitórios eletromecânicos com emprego de unidades de simulação funcional e OpenDSS

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Fava, Ricardo Proba
• Orientador(a): Tomim, Marcelo Aroca
• Banca de defesa: Aquino, Antonio Felipe da Cunha de , Passos Filho, João Alberto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Cálculo do fluxo de potência; Estabilidade transitória; FMU; Simulação no tempo; OpenDSS; OpenModelica; Power flow calculation; Transient stability; Time simulation
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17139

Esta dissertação apresenta a implementação de um método alternado implícito para solucionar um problema de estabilidade transitória que envolve um sistema elétrico de potência de grande porte. Para isso, o sistema é dividido em três elementos (ou subsistemas): a rede elétrica de transmissão, os geradores elétricos dinâmicos (bem como os equipamentos dinâmicos associados) e a rede de distribuição. Considerando o desmembramento proposto, cada um dos subsistemas pode ser modelado em domínios distintos, como por exemplo domínios da frequência e do tempo. Além disso, torna-se possível atribuir ferramentas computacionais e métodos apropriados de solução para cada subsistema. Como resultado, pode-se esperar que a simulação ofereça uma maior flexibilidade na modelagem, possibilidade de reutilização dos modelos e potenciais ganhos de desempenho computacional. O primeiro subsistema, correspondente à rede de transmissão e suas cargas (sejam lineares ou não lineares), é representado por sua sequência positiva através da linguagem Python, onde é implementado o método de solução nodal. Para o segundo subsistema, correspondente às máquinas elétricas, deve-se considerar a sua natureza dinâmica e, portanto, a ferramenta computacional adotada é a Functional Mockup Interface (FMI), que consiste em uma interface padronizada e gratuita que visa o acoplamento entre modelos matemáticos e simuladores. Os modelos, ou bibliotecas, que adotam a interface FMI são chamados Functional Mock-up Units (FMU), e podem ser classificados como dois tipos distintos: Co-Simulation (CS) e Model Exchange (ME). Este estudo adota a FMU do tipo ME, cuja solução deve ser realizada por um solucionador externo baseado no método de integração trapezoidal. O terceiro e último subsistema, correspondente à rede de distribuição, é representado através de um módulo baseado no programa OpenDSS, que por sua vez consiste em um simulador de sistemas elétricos de distribuição e Recursos Energéticos Distribuídos (RED). Para a comunicação em Python entre a rede de transmissão e os outros subsistemas, os modelos de máquinas síncronas são implementados pelo programa OMEdit, encapsulados em FMUs por um compilador em Modelica e importados para o ambiente em Python pela biblioteca PyFMI, enquanto o subsistema de distribuição é importado pelo módulo OpenDSSDirect. Definidos os subsistemas, os resultados obtidos pela simulação proposta com FMU do tipo ME coincidem de forma satisfatória com os obtidos pelo ANATEM, um programa de simulação dinâmica no domínio no tempo e análise de transitórios eletromecânicos.