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Type: Dissertação
Title: Metodologias de co-simulação aplicadas a Sistemas de potência
Author: Chagas, Igor Borges de Oliveira
First Advisor: Tomim, Marcelo Aroca
Referee Member: Passos Filho, João Alberto
Referee Member: Lima, Antônio Carlos Siqueira de
Referee Member: Meira, Paulo César Magalhães
Resumo: Essa dissertação apresenta técnicas de co-simulação para simulação de sistemas de transmissão dinâmicos acoplados a sistemas de distribuição. A estratégia da co-simulação permite que sistemas complexos e heterogêneos sejam divididos em subsistemas menores, cuja modelagem e solução podem ser implementadas em plataformas especializadas. Porém, é de vital importância garantir a compatibilidade entre as interfaces do sistema. Nesse âmbito, será utilizada a interface padronizada FMI (Functional Mock-up Interface), que permitirá a troca de informações de modelos dinâmicos embutidos em FMUs (Functional Mock-up Units). Uma vantagem que a co-simulação oferece é a possibilidade da integração de modelos de domínios diferentes. Além disso, essas unidades podem ser distribuídas como bibliotecas de acesso dinâmico compiladas, que podem ser compartilhadas enquanto a propriedade intelectual é protegida. Embora a co-simulação não tenha sido amplamente explorada para estudos dinâmicos de sistemas de potência, a técnica pode ser eficaz para estudos dinâmicos de sistemas acoplados. Nesse contexto, sistemas de transmissão e distribuição podem ser simulados em diferentes plataformas computacionais, com suas técnicas mais eficientes, que trocam dados entre si de forma cíclica. Dessa forma, cinco técnicas de co-simulação serão apresentadas nesse trabalho. Serão apresentados testes de co-simulação, utilizando a metodologia da linha fictícia, entre sistemas modelados em Modelica e embutidos em FMUs. Os resultados mostraram que a co-simulação replicou de forma bastante fiel os resultados de simulações para o mesmo sistema modelado de forma completa, sem partições, obtidos no OpenModelica. Além disso, a estratégia proposta apresentou tempos computacionais reduzidos e, em algumas situações, se mostrou como a única alternativa para simular os estudos propostos. Nesse trabalho também foram reportadas metodologias para a co-simulação entre FMUs e sistemas de distribuição modelados no OpenDSS. Atrasos observados nas estratégias baseadas em linhas fictícias e no método com atraso foram eliminados completamente através de métodos iterativos alternados. Esses métodos também possibilitaram a redução do tempo computacional ao mesmo tempo que mantiveram a precisão dos resultados.
Abstract: This master thesis presents co-simulation techniques for simulating dynamic transmission systems coupled to distribution systems. The co-simulation strategy allows complex and heterogeneous systems to be divided into smaller subsystems, whose modeling and solution can be implemented on specialized platforms. However, it is vitally important to ensure compatibility between system interfaces. In this context, the standardized FMI interface Functional Mock-up Interface will be used, which will allow the exchange of information from dynamic models embedded in FMUs (Functional Mock-up Units). Furthermore, as FMUs can be distributed as compiled dynamic-access libraries, they can be shared while intellectual property is protected. Although co-simulation has not been widely explored for dynamic studies of power systems, the technique can be effective for dynamic studies of coupled systems. In this context, transmission and distribution systems can be simulated on different computational platforms, with their most efficient techniques, that exchange data between them in a cyclical way. Thus, five co-simulation techniques will be presented in this work. Co-simulation tests will be presented, using the ficticious line methodology, between systems modeled in Modelica and embedded in FMUs. The results showed that the co-simulation quite faithfully replicated the simulation results for the same modeled system completely, without partitions, obtained in OpenModelica. In addition, the proposed strategy presented reduced computational times and, in some situations, proved to be the only alternative to simulate the proposed studies. In this work, methodologies for co-simulation between FMUs and distribution systems modeled in OpenDSS were also reported. Delays observed in the ficticious-line-based strategies and in the delayed method were completely eliminated through alternating iterative methods. These methods also made it possible to reduce computational time while maintaining the accuracy of the results.
Keywords: Co-simulação
Simulação de sistemas de potência
Functional mock-up interface
OpenDSS
Sistemas de transmissão
Sistemas de distribuição
Co-simulation
Power system simulation
Functional mock-up interface
Transmission systems
Distribution systems
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/di/2022/00118
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14295
Issue Date: 27-Apr-2022
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