Aplicação de técnicas de padrões de projeto orientados a objeto na construção de framework para modelagem e simulação dinâmica de geradores síncronos

Abstract

Este trabalho apresenta a concepção, desenvolvimento e testes de um software avançado, utilizando o paradigma da orientação a objetos. A ferramenta é destinada à execução de estudos dinâmicos avançados em sistemas elétricos de potência. A estratégia proposta baseia-se em padrões de projeto utilizando conceitos fundamentados em boas práticas de engenharia. Primeiramente, executa-se um mapeamento entre uma representação dinâmica no domínio da frequência (ou do tempo) (representação em diagramas de bloco) para um domínio orientado a objetos. Esta análise permite uma abordagem mais flexível para a descrição do sistema dinâmico, acelerando o processo de desenvolvimento do software. Em seguida, para explorar ainda mais a abordagem orientada a objetos, uma combinação dos padrões Factory Method, Strategy, Builder e Facade foi utilizada, de forma complementar, de modo a fazer face à complexidade observada em sistemas elétricos de potência, permitindo o desenvolvimento do software. Desta forma, possibilitando a simulação da dinâmica de sistemas elétricos de grande porte, incluindo modelos complexos de sistemas de controle adaptativo e digital, que são limitações de ferramentas similares atuais. Este software, denominado DynaPower foi testado para realizar estudos de simulação dinâmica relacionados com fenômenos de oscilações eletromecânicas na Usina Hidroelétrica de Tucuruí. Foram modeladas todas as 23 unidades geradoras presentes na usina, adotando-se uma representação pormenorizada das turbinas hidráulicas, bem como das máquinas síncronas e sistemas de controle associados, incluindo os reguladores automáticos de tensão, os reguladores de velocidade e os estabilizadores de sistemas de potência. Os resultados de simulações foram validados por comparação com dados medidos em testes de campo realizados na própria UHE de Tucuruí e através de resultados de outros simuladores comerciais. Os resultados mostraram bom desempenho do software simulador desenvolvido, o qual foi capaz de se reproduzir, em simulação dinâmica, muitos dos fenômenos observados em ensaios de campo na UHE de Tucuruí.