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LABSIM – Laboratório de Simulações Multiplataformas

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O Laboratório de Simulações Multiplataformas, LABSIM, é um laboratório multidisciplinar, localizado nas dependências da Faculdade de Engenharia da UFJF. Desenvolvimentos computacionais relacionados a diferentes projetos de pesquisa, em sua maioria relacionados a Smart Grids, vêm sendo desenvolvidos neste laboratório, o qual foi equipado com o apoio do INERGE e de diferentes agências de fomento. 

LABSIM está instalado numa área de aproximadamente 80 m², onde os diferentes equipamentos instalados dão suporte à pesquisa desenvolvida pelo Programa de Pós Graduação em Engenharia Elétrica (PPEE). 

 

  Ambiente de estudo

 

Dentre os principais equipamentos do LABSIM, podem ser destacados:

 

 Real Time Digital Simulator – RTDS 

 

 O RTDS é um simulador digital de tempo real de sistemas elétricos e seus transitórios eletromagnéticos, usado para realização de testes de equipamentos físicos de proteção e de controle em malha fechada. “Simular em tempo real” quer dizer que um segundo dentro da simulação corresponde a exatamente um segundo na realidade e que os sinais disponibilizados por ela são um retrato fiel de um sistema elétrico real.

O simulador é uma combinação de hardware (RTDS) e software (RSCAD): um sistema é modelado através do RSCAD em um computador e este modelo é enviado para o RTDS, que realizará a simulação. Dentro do próprio RSCAD, o usuário pode observar em tempo real grandezas do sistema em estudo, podendo traçar gráficos e acionar componentes ao longo da simulação.

O fato de a simulação ser em tempo real permite a conexão de equipamentos externos ao RTDS e realização de simulações conhecidas como hardware in the loop. Neste tipo de simulação, um equipamento real é inserido no fluxo de informações de uma simulação ou programa. A atuação deste equipamento depende dos sinais recebidos da simulação, assim como os dados da simulação são influenciados pelo sinal do equipamento real.

Especificação: 

RTDS com dois Rack: 4 Giga Processor Cards (GPC); 2 Giga Transceiver Workstation InterFace (GTWIF) Cards; 1 Giga Transceiver Analogue Output (GTAO) Cards; 1 Giga Transceiver Analogue Input (GTAI) Cards; 1 Giga Transceiver Digital Output (GTDO) Cards; 1 Giga Transceiver Digital Input (GTDI) Cards; 2 Giga Transceiver Network Interface Card with IEC 61850 Binary communication firmware (GTNET-GSE); GTNET-Playback (firmware); 2 GTNET-SV (firmware); 1 250 Vdc Digital Output Interface Panel; 1 Omicron CMS 156 power amplifier.

 

 RTDS

 

Real Time Automation Controller – RTAC 

 

O Controlador de Automação em Tempo Real – RTAC SEL-3530 é uma plataforma de automação que possui microcomputador e um sistema operacional embarcado possuindo diversos protocolos de comunicação como: DNP3, Modbus®, IEC 60870-5-101/104, IEEE C37.118 para sincrofasores, IEC 61850, entre outros.

O RTAC apresenta processamento de lógica de alta velocidade, capacidade de conversão de protocolos e comunicação cliente/servidor. Com isto é possível que realizar a controle e automação de diversos dispositivos eletroeletrônicos e testar novas estratégias de automação.

Especificação: Processador de 533 MHz com 512 MB DDR2 ECC RAM; 24 entradas e 8 saídas digitais; porta Ethernet frontal 10/100BASE-T e 2 portas USB; 2 portas Ethernet 10/100BASE-T traseiras; Protocolos de comunicação: Mestre: DNP3 serial, DNP3 LAN/WAN, Modbus RTU, Modbus TCP, SEL ASCII, SEL Fast Messaging, IEEE C37.118; Escravo: DNP3 serial, DNP3 LAN/WAN, Modbus RTU, Modbus TCP, SEL Fast Messaging; IEC-61850 GOOSE; SEL Mirrored Bits®.

  RTAC

 

Dispositivos Eletrônicos Inteligentes – IEDs

 

O LABSIM possui diversos IEDs (relés de proteção): 1 SEL-700G: IED para Proteção de Gerador; 2 SEL-411L: IED para proteção de Linha de Transmissão; 1 SEL-849: IED para Proteção de Motor; 1 SEL-787: IED de Proteção Multifunção – Transformador; 1 VAMP230: IED de Proteção de Alimentador; 1 SEPAM M87: IED de Proteção de Motores de Média Tensão.

Atualmente 1 tese de doutoramento, 3 dissertações de mestrado estão utilizando estes equipamentos, e diversos projetos deverão ser executados nos próximos anos.

 

 IEDs

 

Hardware Simulator – dSPACE 

 

O dSPACE é um equipamento de simulação em tempo real utilizado para aplicações de controle, processamento de sinais, entre outras.

O sistema dSPACE é essencial para testar em tempo real novos algoritmos e metodologias  que vem sendo desenvolvidos dentro do ambiente do INERGE, tais como algoritmos para proteção de sistemas de potência, para estimação de parâmetros elétricos, de detecção e compensação de saturação em Transformadores de Corrente, entre outros. Atualmente 3 teses de doutoramento estão utilizando este equipamento, e diversos projetos serão executados nos próximos anos, destacando-se na área de proteção, reconfiguração de sistemas, simulação em tempo real de micro-redes e determinação da impedância harmônica do sistema.

Especificação:

A plataforma dSPACE existente no LABSIM consta de uma placa de processamento DS1006, baseada no processador Opteronde quatro núcleos da AMD visando a simulação de modelos extensos, complexos e de processamento intenso. Para a comunicação com dispositivos externos o sistema possui as placas DS2201 e a DS2001, que são places multi-I/O e uma placa com cinco conversores A/D de 16 bits de precisão, respectivamente. Por padrão seus canais de I/O também possuem tensão de pico máxima de 10 V. O processador DS1006 é totalmente programável através da interface gráfica do SIMULINK e da interface ControlDesk. Esta útima tem como função viabilizar uma grande variedade de testes com o experimento em questão através da alteração, em tempo real, de parâmetros do sistema simulado. Outra função do ControDesk é o monitoramento e exportação das variáveis do modelo simulado.

 

dSPACE

 

PMU

 

Phasor measurement units (PMUs) ou Sistemas de Medição Fasorial (SMFs) constituem uma das mais recentes tecnologias para aprimoramento da operação de sistemas elétricos de potência (SEP). Basicamente, são constituídos pelas unidades de medição fasorial, localizados em pontos estratégicos do SEP, e pelos concentradores dos dados aquisitados. As unidades de medição são responsáveis pela aquisição dos fasores de tensão e corrente, sincronizados no tempo.

Esta nova perspectiva trazida à operação pelos SFMs oferece soluções inovadoras para diversas questões relacionadas à supervisão, ao controle e à proteção dos sistemas de potência, abrindo assim novas possibilidades de pesquisa e desenvolvimento. 

 

 

 

 

Cluster

 

Um cluster, ou agregado de computadores, é formado por um conjunto de computadores, que utiliza um tipo especial de sistema operacional classificado como sistema

 distribuído. Muitas vezes é construído a partir de computadores convencionais (personal computers), os quais são ligados em rede e comunicam-se através do sistema, trabalhando como se fossem uma única máquina de grande porte. 

  

Cluster do LABSIM