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

Página do item simplificado
OrientadorBarra Junior, Walter
CoorientadorBarreiros, José Augusto Lima
Lattes do Co-orientador1246564618922453
Lattes do Orientador0492699174212608
AutorDi Paolo, Ítalo Flexa
Orcid do Autor0000-0001-6968-6571
Lattes do Autor7195767161641034
Membro da bancaCosta Júnior, Carlos Tavares da
Membro da bancaSilva, Orlando Fonseca
Membro da bancaReis, Carla Alessandra Lima
Membro da bancaFerreira, Andre Mauricio Damasceno
Orcid Membro da banca0000-0001-5510-4665
Lattes membro da banca6328549183075122
Lattes membro da banca7387718587227127
Lattes membro da banca1614538302774823
Lattes membro da banca6983157628240557
Data de Acesso2025-11-17T18:45:37Z
Data disponível2025-11-17T18:45:37Z
Ano de publicação2009-06-30
AbstractThis work presents the design, development and tests of an advanced software tool, using the paradigm of object orientation. The tool is intended for advanced implementation of dynamic studies in electric power systems. The proposed strategy is based on design patterns, using sound software engineering concepts. Firstly, a mapping between time-frequency (block diagram) to an object oriented domain is performed. This analysis allows a more flexible system description and speeds up the overall software development process. In order, to exploit the object oriented approach, a mix of design pattern strategies as Factory Method, Strategy, Builder and Facade was used on a complementary basis, to cope with the complexity observed in electric power systems, allowing software development. This allows the simulation of large power system, including complex models for adaptive and digital controls, which are, nowadays, known limitations of existing commercial software tools for power engineering studies. This software, called DynaPower, was tested for dynamic simulation studies of phenomena related to the electromechanical oscillations of Tucuruí Hydroelectric Power Plant. Were modeled all the 23 power generating hydroelectric units present at hydropower plant, with a very detailed turbine representation as well as synchronous machines and related control systems representations, including automatic voltage regulators, speed governors and power system stabilizers. The simulation results were validated against data measured on field tests performed at Tucuruí Power Plant and using results from other commercial simulators. The results shown a very good performance of the developed simulator, which was able to reproduce in simulation many of dynamic phenomena observed on field tests of the HPP Tucuruí.
ProveniênciaSubmitted by Ítalo Flexa Di Paolo (itflexa@uepa.br) on 2025-11-14T14:45:24Z workflow start=Step: editstep - action:claimaction No. of bitstreams: 1 Dissertação UFPA - Italo Di Paolo (Media Definição).pdf: 5262086 bytes, checksum: ac0e9f7c987cdf27a79e6c074fb5123b (MD5)en
ProveniênciaStep: editstep - action:editaction Approved for entry into archive by Cássio Morais (cassiomorais@ibict.br) on 2025-11-17T18:45:37Z (GMT)en
ProveniênciaMade available in DSpace on 2025-11-17T18:45:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação UFPA - Italo Di Paolo (Media Definição).pdf: 5262086 bytes, checksum: ac0e9f7c987cdf27a79e6c074fb5123b (MD5) Previous issue date: 2009-06-30en
Referência bibliográficaANAREDE – Análise de Redes Elétricas, Version 09.01.08. Rio de Janeiro: Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL, 2007. ANATEM – Análise de Transitórios Eletromecânicos, Version 10.0.2. Rio de Janeiro: Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL, 2007. ANDERSON, Paul M.; FOUAD, Abdel-Aziz A. Power system control and stability. 1. ed. Iowa, Estados Unidos: The Iowa State University Press, 1977. ARRILLAGA, Jos; WATSON, Neville R. Computer Modelling of Electrical Power Systems. 2. ed. Estados Unidos: Wiley, 2001. BARCELOS, Silvangela Lílian da Silva Lima. Avaliação da operação conjunta dos TCSCS da interligação Norte/Sul do Sistema Elétrico Brasileiro. Dissertação (Mestrado em Ciências e em Engenharia Elétrica) – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 2007. BARRA JUNIOR, Walter. Estratégias Neuro-Fuzzy Adaptativas Aplicadas ao Controle de Sistemas de Potência. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – PPGEE/UFPA, Belém, 2001. BARRA JUNIOR, Walter (Org.). 1º relatório quadrimestral do projeto “desenvolvimento de um sistema computacional para análise dos efeitos da expansão e modernização da UHE de Tucuruí”. UFPA, maio 2008a. ______. 2º relatório quadrimestral do projeto “desenvolvimento de um sistema computacional para análise dos efeitos da expansão e modernização da UHE de Tucuruí”. UFPA, Belém, nov. 2008b. ______. 3º relatório quadrimestral do projeto “desenvolvimento de um sistema computacional para análise dos efeitos da expansão e modernização da UHE de Tucuruí”. UFPA, Belém, fev. 2009. BARREIROS, José Augusto Lima. A pole-shifting self-tuning power system stabilizer. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). University of Manchester Institute of Science and Technology (UMIST), Inglaterra, Manchester, 1989. ______. Métodos de controle adaptativo aplicados à síntese de estabilizadores de sistemas de potência. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica). PPGEEL/UFSC, Santa Catarina, 1995. BATTISTI, Júlio. ASP.NET: uma nova revolução na construção de sites e aplicações web. Rio de Janeiro: Axcel Books, 2001. BOOCH, Grady; RUMBAUGH, James; JACOBSON, Ivar. UML: guia do usuário. Rio de Janeiro: Campus, 2000. BORGES, Thiago Trezza. Desenvolvimento de um pacote gráfico para análise de redes. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – UFJF, Juiz de Fora, 2006. BORLAND C++ Builder Enterprise Suite, Version 5.0. Estados Unidos: Inprise Corporation, 2002. COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da Costa. Méthodes de Commande Adaptative par Supervision pour la Régulation d'un Générateur Entraîné par Turbine Hydraulique. Tese (Doutorado em Automatique et Productique) – Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG), França, Grenoble, 1999. CROW, M. Computational Methods for Electric Power Systems. Estados Unidos: CRC Press, 2003. CUNHA, Cristina. Métodos Numéricos. 2. ed. Campinas: Editora da Unicamp, 2003. DI PAOLO, Ítalo Flexa et al. Creational object-oriented design pattern applied to the development of software tools for electric power systems dynamic simulations. Artigo IEEE Latina.pdf [Submetido à revista IEEE América Latina em mar. 2009 e aceito para publicação em ago. 2009]. Belém, 2009a. ______. Padrão de projeto factory method aplicado à modelagem e estudos da dinâmica de sistemas elétricos de potência. In: III Congresso Brasileiro de Eficiência Energética (III CBEE). Anais do III Congresso Brasileiro de Eficiência Energética, Belém, 2009b. DINGLE, Adair; HILDEBRANDT, Thomas H. Improving C++ Performance Using Temporaries. IEEE Computer Society, Estados Unidos, v. 31, p. 31-41, 1998. Disponível em: <http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=660188>. Acesso em: 12 jun. 2008. DZAFIC, I; GLAVIC, M; TESNJAK, S. An Object-Oriented Graphical Package for Power System Simulation and Analysis. In: IEEE MELECON 2004. Proceedings of the 12th IEEE Mediterranean, Dubrovnik, Croácia, v. 3, 2004, p. 835-839. Disponível em: <http://ieeexplore.ieee.org/ielx5/9339/29677/01348073.pdf?isnumber=29677>. Acesso em: 09 jun. 2008. ELETRONORTE. Determinação da impedância equivalente do sistema Eletronorte na barra-500 KV da SE Presidente Dutra – Geração Máxima. [S.l.], 1988, 12 p. ______. Sistema de excitação estática digital – diagrama em blocos do regulador de tensão, [S.l.], 2001, 10 p. ELETRONORTE; ALSTOM POWER. Manual de Comissionamento Geradores – UHE Tucuruí, identificação 1EHE452977, rev. 1, [S.l.], [2000]. p. 11-15. ENTERPRISE Architect, Version 7.1.829. Creswick, Austrália: Sparx Systems, 2008. FERREIRA, André Maurício Damasceno. Projeto de Estabilizadores de Sistemas de Potência utilizando Técnicas de Controle Fuzzy. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – PPGEE/UFPA, Belém, 1998. ______. Amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência utilizando controle robusto adaptativo em dispositivos FACTS TCSC. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – PPGEE/UFPA, Belém, 2005. FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY JR., Charles; UMANS, Stephen D. Máquinas Elétricas. 6. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. FREEMAN, Eric; FREEMAN, Elizabeth. Use a Cabeça! Padrões de Projetos (Design Patterns). 2. ed. Rio de Janeiro: Alta Books, 2007. FURLAN, José Davi. Modelagem de objetos através da UML: the Unified Modeling Language. São Paulo: Makron Books, 1998. GAMMA, Erich. et al. Design Patterns: elements of reusable object-oriented software. 35. ed. Massachusetts, Estados Unidos: Addison Wesley, 2007. GENERAL ELECTRIC. Manual de Operação e Manutenção. [S.l.], [19--], p. 1-8. HORSTMANN, Cay. Padrões e Projetos Orientados a Objetos. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2007. INTEL Math Kernel Library, Version 10.1. Estados Unidos: Intel Corporation, [2008]. Disponível em: <http://www.intel.com/cd/software/products/asmo-na/eng/307757. htm>. Acesso em: 12 jan. 2009. KUNDUR, Prabha. A Power System Stability and Control, Estados Unidos: McGraw Hill, 1994. KUNDUR, Prabha et al. Definition and Classification of Power System Stability. IEEE Transations on Power Systems, Estados Unidos, v. 19, n. 2, p. 1387-1401, 2004. Disponível em: <http://ieeexplore.ieee.org/iel5/59/29221/01318675.pdf?arnumber= 1318675>. Acesso em: 12 ago. 2008. ______. Practical utility experience with and effective use of power system stabilizers. IEEE Power Engineering Society General Meeting, Estados Unidos, v. 3, p. 1777-1785, 2003. Disponível em: <http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=1267426>. Acesso em: 12 ago. 2008. MACHADO JÚNIOR, Zulmar Soares. Desenvolvimento de um ambiente computacional flexível para aplicações de fluxo de potência ótimo utilizando modelagem orientada a objetos. Tese (Doutorado em Ciências e em Engenharia Elétrica) – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 2005. MANZONI, Alessandro. Desenvolvimento de um sistema computacional orientado a objetos para sistemas elétricos de potência: aplicação a Simulação rápida e análise da estabilidade de tensão. Tese (Doutorado em Ciências e em Engenharia Elétrica) – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 2005. MATLAB, Version 7.6.0 (R2008a). Estados Unidos: The Math Works, 2008.
ResumoEste 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.
Agência de financiamentoCentrais Elétricas do Norte do Brasil S.A. - Eletronorte
Identificador Capes15001016004M8
CitaçãoDI PAOLO, Ítalo Flexa. Aplicação de técnicas de padrões de projeto orientados a objeto na construção de framework para modelagem e simulação dinâmica de geradores síncronos. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Instituto de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Belém, 2009.
Identificador CNPq004405003008
URL da página Cursohttps://ppgee.propesp.ufpa.br
Identificador ISNI0000000121715249
URL da página do programahttps://ppgee.propesp.ufpa.br
URL da página da instituiçãohttps://ufpa.br
Identificador ROR03q9sr818
URIhttps://deposita.ibict.br/handle/deposita/823
Identificador WikidataQ4558480
Área de avaliação CapesEngenharias IV
Área de conhecimento CNPqEngenharias
IdiomaPortuguês
InstituiçãoUniversidade Federal do Pará
PaísBrasil
Grau do cursoMestrado
Departamento do cursoInstituto de Tecnologia
Nome do cursoDoutorado em Engenharia Elétrica - Sistemas de Energia Elétrica
Tipo do cursoAcadêmico
Natureza jurídica da instituiçãoInstituição pública
Nome do programa de pós-graduaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Tipo da instituiçãoUniversidade
Tipo de acessoAcesso aberto
Palavra ChaveDesenvolvimento orientado a objetos
Palavra ChavePadrões de projeto
Palavra ChaveDinâmica de sistemas elétricos de potência
Palavra ChaveUsina hidroelétrica
Palavra chave em outro idiomaObject-oriented development
Palavra chave em outro idiomaDesign patterns
Palavra chave em outro idiomaPower system dynamics
Palavra chave em outro idiomaHydropower plant
TítuloAplicação de técnicas de padrões de projeto orientados a objeto na construção de framework para modelagem e simulação dinâmica de geradores síncronos
Titúlo AlternativoApplication of object-oriented design pattern techniques in the construction of a framework for dynamic modeling and simulation of synchronous generators
TipomasterThesis

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertação UFPA - Italo Di Paolo (Media Definição).pdf
Tamanho:
5.02 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Baixar

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.41 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição:
Baixar

Coleções

Dissertação
youtubefacebooktwitterlinkedin
logos ibict governo

Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia (Ibict)
SAUS Quadra 5 • Lote 6 Bloco H • Asa Sul • CEP: 70.070-912 • Brasília - DF