Curso sobre Medição Fasorial
Teoria e Prática
Sistemas de Medição
Fasorial Sincronizada
Synchronized Phasor Measurement Systems - SPMS
Marcelo N. Agostini – LabPlan / UFSC
08-09/11/2007
Tópicos
‹ Arquitetura
Geral de SPMS
– Unidade de Medição Fasorial (PMU)
– Concentrador de Dados de Medição (PDC)
– Aspectos de Comunicação
‹ Projeto
MedFasee
– Simulador de SPMS
– Equipamentos
– Protótipo de SPMS
2
Tópicos
‹ Arquitetura
Geral de SPMS
– Unidade de Medição Fasorial (PMU)
– Concentrador de Dados de Medição (PDC)
– Aspectos de Comunicação
‹ Projeto
MedFasee
– Simulador de SPMS
– Equipamentos
– Protótipo de SPMS
3
Unidade de Medição Fasorial (PMU)
PMU Clássica
‹
Concebida inicialmente no Virgina Polytechnic Institute,
em 1991
‹
Fornece grandezas elétricas na forma de fasores
– Módulo e ângulo
‹
Amostragem sincronizada da forma de onda
– Sincronização a partir de uma fonte global, comum a todos os
equipamentos
– Ex.: Sistema GPS (Global Positioning System)
‹
Cálculo dos fasores a partir das amostras instantâneas
de tensão e corrente
– Ex.: DFT - Transformada Discreta de Fourier
4
Unidade de Medição Fasorial (PMU)
Diagrama Esquemático
Conversor A/D
sincronizado
pelo GPS
GPS
GPS
Entradas
Analógicas
Filtro
Transdutor de
Comunicação
Conversor
A/D
Microprocessador
Unidade de Medição Fasorial
5
Unidade de Medição Fasorial (PMU)
Alguns Equipamentos Disponíveis
‹
ABB
– RES 521 (PMU)
‹
AMETEK
– TR 2000 (PMU e registrador de perturbação)
‹
Arbiter
– 1133A (PMU e medidor de qualidade de energia)
‹
GE
– N60 (PMU e relé multifuncional)
‹
Macrodyne
– 1690 (PMU)
‹
Qualitrol/Hathaway
– BEN 6000 (PMU e registrador de perturbação)
‹
Reason
– RPV-304, RPV-310 (PMU e registrador de perturbação)
‹
SEL
– SEL-421; SEL-451 (PMUs e relés multifuncionais)
– outros modelos de relés com função de PMU
‹
Siemens
– SIMEAS R-PMU (PMU e registrador de perturbação)
6
Tópicos
‹ Arquitetura
Geral de SPMS
– Unidade de Medição Fasorial (PMU)
– Concentrador de Dados de Medição (PDC)
– Aspectos de Comunicação
‹ Projeto
MedFasee
– Simulador de SPMS
– Equipamentos
– Protótipo de SPMS
7
Phasor Data Concentrator (PDC)
‹ Funcionalidades
básicas:
– Recebimento de sincrofasores
– Tratamento de erros de transmissão
– Correlação de etiquetas de tempo
– Armazenamento centralizado dos dados
– Disponibilização centralizada dos dados
– Solicitação de dados perdidos
– Operação contínua, em tempo real
GPS
GPS
PMU
GPS
PMU
PMU
canais de
( comunicação
)
Rede Local da
Empresa
PDC
Hardware + Software
8
Phasor Data Concentrator (PDC)
‹ Requisitos
básicos:
– Alto desempenho computacional
» Operação em tempo real
– Sistema eficiente para o armazenamento dos dados
– Confiabilidade e disponibilidade
– Capacidade de comunicação
– Atendimento à diversos tipos de aplicação
– Fácil integração
» Alta modularidade e expansibilidade
» Interfaces de comunicação padronizadas
– Equipamento dedicado
9
Phasor Data Concentrator (PDC)
Correlação dos Frames de Dados
‹
Processo de “re-sincronização” de dados
– As aquisições são sincronizadas nas PMUs, porém o envio via rede
de comunicação é naturalmente assíncrono → necessidade de um
processo de re-sincronização
– Processo crítico
» Deve introduzir o menor atraso possível
– Feito em memória
» Desempenho computacional
» Operação em tempo real
– Deve considerar possíveis perdas de dados
» Correlação de dados antigos enviados tardiamente pelas PMUs
» Dados não válidos para o tempo real, mas que devem ser devidamente
armazenados na base histórica
10
Phasor Data Concentrator (PDC)
Capacidade de Armazenamento
‹
Principal fator limitante do PDC
‹
Qtde PMU x qtde canais
‹
O sistema de armazenamento deve atender a
requisitos de operação em tempo real
‹
A escolha do sistema de armazenamento depende
da vários fatores:
– Formato de armazenamento dos dados
– Resolução do histórico
– Desempenho computacional
– Espaço requerido
– Facilidade de acesso aos dados armazenados
11
Phasor Data Concentrator (PDC)
Capacidade de Armazenamento
‹ Exemplo:
– Armazenamento em ponto flutuante (4 bytes por variável)
– Arquivos binários, sem códigos adicionais de controle
‹ Um
fasor:
– Variáveis: tempo (SOC+CONT), módulo, ângulo, freqüência,
variação de freqüência
– Total: 22 bytes
– À 60 sincrofasores por segundo: 1320 bytes por segundo
» Ou 4,53 MB por hora
» Ou 108,76 MB por dia
» Ou 761,35 MB por semana
12
Phasor Data Concentrator (PDC)
Opções de Construção
‹
Uso de plataformas de desenvolvimento de alto nível,
com características pré-definidas:
– LabView, Matlab, etc.
‹
Desenvolvimento completo:
– Hardware e software
– Definição de requisitos:
» Requisitos do hardware
» linguagem de programação
» ambiente de software (sistema operacional)
» sistema de tempo real
» sistema de armazenamento de dados históricos
» interfaces de acesso aos dados
» etc.
13
Phasor Data Concentrator (PDC)
Desafios
‹
Falta de padronização
‹
Dependência em relação às aplicações do SPMS
‹
Dependência em relação às PMUs
– Padrões de comunicação ainda não consolidados
– PMUs / PDCs e PDCs / PDCs
‹
Armazenamento de (grande quantidades de) dados
– Como fazer ?!?!
– Banco de dados p/ tempo real ?!?!
– Principal fator limitante !!!
‹
Estruturas hierárquicas de PDCs
– Vantagens: expansibilidade
– Desvantagens: latência
– Quantidade de níveis hierárquicos
14
Phasor Data Concentrator (PDC)
Equipamentos Disponíveis
‹
Alguns “fabricantes” de PDC:
– ABB: Linha PSGuard (software)
» PSG 830 (básico, IEEE Std. 1344)
» PSG 850, PSG 870 (funções avançadas de monitoração e de controle)
– SEL:
» SEL-5077/8 Synchrowave Server (software, até “8 PMUs”)
» SEL-3306 Synchrophasor Processor (hardware + software, até “40 PMUs”, sem
armazenamento de dados históricos)
– BPA:
» Protótipo de PDC baseado em LabView (hardware + software) → Não comercial!
– TVA - EIPP:
» SuperPDC: desenvolvimento próprio → Não comercial!
‹
Protótipo de PDC desenvolvido no Projeto MedFasee
– Desenvolvimento próprio
15
Tópicos
‹ Arquitetura
Geral de SPMS
– Unidade de Medição Fasorial (PMU)
– Concentrador de Dados de Medição (PDC)
– Aspectos de Comunicação
‹ Projeto
MedFasee
– Simulador de SPMS
– Equipamentos
– Protótipo de SPMS
16
Sistema de Comunicação
Funções Básicas
‹
Interligar os equipamentos do SPMS
– PMUs e PDCs
– PDCs entre si
‹
Interligar o SPMS à rede da empresa
– Disponibilização dos dados do PDC
» Aplicações em tempo real
GPS
GPS
GPS
» Análise de dados históricos
PMU
PMU
PMU
canais de
( comunicação
)
Rede Local da
Empresa
PDC
Hardware + Software
17
Sistema de Comunicação
Requisitos Gerais
‹
Comunicação entre equipamentos:
– Envio contínuo de dados, em tempo real
» Largura de banda garantida
» Alta disponibilidade
» Baixa latência
– Disponibilidade esporádica de maior largura de banda
» Envio de dados perdidos
» Possibilidade de uso de canais secundários
– Padronização bem definida
» Suporte aos protocolos de comunicação padronizados
–
–
–
–
Expansibilidade
Alta imunidade a ruídos
Segurança
Facilidade de integração
– Canais dedicados ?!?!?!
» Não necessariamente
» Garantia de largura de banda
» Ajuste de prioridades no caso de canais
compartilhados
18
Sistema de Comunicação
Requisitos Específicos
‹
Para aplicações de tempo real:
– Envio contínuo de dados
– Largura de banda garantida
– Alta disponibilidade
– Baixa latência
– Alta imunidade a ruídos
‹
Para aplicações off-line (dados históricos):
– Grande largura de banda (pacotes de dados volumosos)
– Não requer garantias de disponibilidade, latência, etc.
19
Sistema de Comunicação
Padronização e Protocolos
‹
IEEE C37.118:
– Estabelece alguns procedimentos
– Porém não é suficientemente clara
‹
Esquema normalmente utilizado: “cliente/servidor”
– PMUs operam como servidores
» Aguardam comandos e reagem a estes
– PDCs operam como clientes
» Gerenciam as conexões
» Solicitam as configurações das PMUs
» Solicitam o início e encerramento do envio de dados
– PDCs podem se comportar como servidores
» Comunicação entre PDCs
– Esquema adequado ao uso de redes Ethernet, com protocolos como TCP/IP e
UDP/IP
‹
Uso de multicast
– Minimiza largura de banda em comunicações com múltiplos receptores
20
Sistema de Comunicação
TCP/IP x UDP/IP
‹
TCP/IP:
– “Mais confiável”
– Mecanismos internos para a identificação e correção de erros
de comunicação
– Garante o recebimento das mensagens
– “Muitos” bytes de controle
– Pode “pendurar” uma conexão, caso haja uma falha de um dos
pontos
‹
UDP/IP:
– Não possui mecanismos de controle de fluxo de dados
– Mensagens curtas – “poucos” bytes de controle
– Mais eficiente (rápido)
» Tráfego facilitado nos roteadores da rede
– Não “pendura” uma conexão
– Mais adequado a comunicações em tempo real
21
Sistema de Comunicação
Meios Físicos
‹ Rede
própria da empresa
– Fibra óptica (longa distância e local)
– Par trançado (rede local)
– Canais de microondas
– PLC (Power Line Communication)
‹ Linhas
privadas
‹ Internet
– Uso de VPN (Virtual Private Network)
– Questões:
» Segurança, latência, garantia de largura de banda, etc.
22
Sistema de Comunicação
Tamanho dos Frames de Dados
‹
Frame de dados IEEE Std. C37.118 (grandezas em ponto flutuante)
– Campos fixos (SYNC, FRAMESIZE, IDCODE, SOC, FRACSEC, STAT, FREQ,
DFREQ, CRC): 26 bytes fixos por frame
– Sincrofasores: módulo+ângulo → 8 bytes/sincrofasor
– Transdutores: valor → 4 bytes/canal
– Digitais: estado → 2 bytes/canal (cada canal transmite 16 estados)
‹
Frame de dados IEEE Std. C37.118 (grandezas em inteiros)
– Campos fixos (SYNC, FRAMESIZE, IDCODE, SOC, FRACSEC, STAT, FREQ,
DFREQ, CRC): 22 bytes fixos por frame
– Sincrofasores: módulo+ângulo → 4 bytes/sincrofasor
– Transdutores: valor → 2 bytes/canal
– Digitais: estado → 2 bytes/canal (cada canal transmite 16 estados)
23
Sistema de Comunicação
Tamanho dos Frames de Dados
‹
Protocolos de comunicação → Adicionam bytes de controle
– Ex.: UDP/IP sobre Ethernet (em modo unicast)
» Ethernet II: 26 bytes (cabeçalho completo)
» Protocolo IP: 20 bytes
» Protocolo UDP: 8 bytes
– Total adicionado: 54 bytes por frame
‹
Total de cada frame de dados (IEEE Std. C37.118):
[ 8 bytes/fasor + 4 bytes/transd + 2 bytes/digital + 80 bytes fixos ]
(ponto flutuante)
[ 4 bytes/fasor + 2 bytes/transd + 2 bytes/digital + 76 bytes fixos ]
(inteiros)
24
Sistema de Comunicação
Taxas de Envio de Dados
‹ IEEE
Std. C37.118:
– 60Hz: 10,12,15,20,30 sincrofasores por segundo
– Taxas maiores são recomendadas
‹ Taxas
normalmente utilizadas (60Hz):
– 10 sincrofasores por segundo (1 a cada 6 ciclos)
– 20 sincrofasores por segundo (1 a cada 3 ciclos)
– 30 sincrofasores por segundo (1 a cada 2 ciclos)
– Tendência: 60 sincrofasores por segundo (1 a cada ciclo)
‹ Projeto
MedFasee:
– 60 sincrofasores por segundo
25
Sistema de Comunicação
Largura de Banda
‹
Ex.: PMU com 16 canais fasoriais + 4 canais digitais
‹
UDP/IP sobre Ethernet (unicast)
– Grandezas em ponto flutuante
» Cada frame de dados: 16*8 + 4*2 + 80 = 216 bytes
– Taxa de 60 sincrofasores por segundo
» Largura de banda: 216 bytes * 60 * 8 bits / 1000 = 103,68 kbps
– Ou:
– Grandezas em inteiros
» Cada frame de dados: 16*4 + 4*2 + 76 = 148 bytes
– Taxa de 10 sincrofasores por segundo
» Largura de banda: 148 bytes * 10 * 8 bits / 1000 = 11,84 kbps
26
Tópicos
‹ Arquitetura
Geral de SPMS
– Unidade de Medição Fasorial (PMU)
– Concentrador de Dados de Medição (PDC)
– Aspectos de Comunicação
‹ Projeto
MedFasee
– Simulador de SPMS
– Equipamentos
– Protótipo de SPMS
27
Projeto MedFasee
Simulador de SPMS
‹ Objetivos
iniciais:
– Estudar a estrutura de comunicação entre os
equipamentos de um SPMS
– Estudar os protocolos de troca de mensagens entre PMUs
e PDC
– Desenvolver as primeiras interfaces de comunicação dos
equipamentos
– Auxiliar no desenvolvimento do PDC do projeto
28
Projeto MedFasee
Simulador de SPMS
‹ Características
– Constituído de um simulador da dinâmica de SEE, simuladores de
PMUs, e um PDC
‹ PMUs
simuladas em PCs
– PDC executado em PC com GNU/Linux (tempo real)
– Comunicação entre PMUs e PDC estabelecida via Ethernet
– Códigos projetados utilizando Modelagem Orientada a Objetos
(MOO) e implementados em linguagem C/C++
– Medidas fasoriais obtidas a partir dos resultados da simulação do
comportamento dinâmico do sistema.
29
Projeto MedFasee
Simulador de SPMS
‹ Exemplo
de Configuração:
Barra 370 - Passo Fundo 230kV
PMU_Virtual_0001
150.162.19.101
LabPlan-01
Windows 2000
UDP/IP
UDP/IP
Barra 408 - Itauba 230kV
PMU_Virtual_0001
TCP/IP
UDP/IP
Sistema
SulBrasileiro
Simulador da
45 barrasDinâmica
- SIMSP
150.162.19.101
LabPlan-01
Windows 2000
Visualiz. 1
PMU_Virtual_0002
UDP/IP
150.162.19.102
LabPlan-02
Windows 2000
TCP/IP
Barra 371 - Xanxerê
UDP/IP
230kV
UDP/IP
PMU_Virtual_0003
UDP/IP
150.162.19.105
LabPlan-05
Windows 2000
UDP/IP
PMU_Virtual_0002
Visualiz. 2
PDC
TCP/IP
150.162.19.110
LabPlan-10
GNU/Linux
PMU_Virtual_0003
Visualiz. 3
Barra 368 - Farroupilha
230kV
PMU_Virtual_0004
150.162.19.108
LabPlan-08
Windows 2000
30
Projeto MedFasee
Simulador de SPMS
‹ Objetivos
futuros:
– Testes e adequações no PDC, simulando-se diferentes quantidades
de PMUs
» Testes de capacidade de recepção e de armazenamento de dados do
PDC
» Testes de latência x dimensão do SPMS
» Obs.: É possível simular mais de uma PMU por microcomputador
– Teste de aplicações diversas com a utilização de sincrofasores
» Monitoração de SEE em larga escala
» Controle e proteção de SEE usando sincrofasores
31
Tópicos
‹ Arquitetura
Geral de SPMS
– Unidade de Medição Fasorial (PMU)
– Concentrador de Dados de Medição (PDC)
– Aspectos de Comunicação
‹ Projeto
MedFasee
– Simulador de SPMS
– Equipamentos
– Protótipo de SPMS
32
As PMUs do Projeto MedFasee
‹
Características gerais:
– 8 canais analógicos (4 correntes, 4 tensões)
– 1 canal digital (16 estados)
– Medição e envio contínuo de fasores
– Sincronização por IRIG-B
– Taxa: 60 sincrofasores por segundo
– Comunicação Ethernet, protocolo UDP/IP
– Acesso remoto via SSH
– Atende a norma IEEE Std. 1344
33
O PDC do Projeto MedFasee
‹ Características
Gerais:
– Baseado em arquitetura PC
– Sistema operacional GNU/Linux (software livre)
– Desenvolvido sob o paradigma da Modelagem Orientada a Objetos
– Programado em linguagem C/C++
– Sistema de tempo real RTAI
– Uso de banco de dados MySQL
– Backup completo de hardware
– Hardware:
» Pentium 4 2,8 GHz
» 512 MB RAM
» 160 GB HD SATA
34
O PDC do Projeto MedFasee
‹ Funcionalidades:
– Recebimento, tratamento e correlação de sincrofasores
– Disponibilização e armazenamento centralizado de dados
– Suporte à funções de monitoração e controle de SEE em tempo real
– Suporte à estudos off-line (dados históricos)
– Sinalização de ocorrências (triggers)
– Registro completo de logs
35
O PDC do Projeto MedFasee
‹ Operação
em tempo real
– Sistema RTAI – Real Time Application Interface
» Bom desempenho
» Software livre
» Suporte a programas em linguagem C++
– Garantia de recebimento de sincrofasores
‹ Correlação
de dados
– Uso de um buffer de dados em memória
» Não utiliza a base de dados
» Desempenho em tempo real
36
O PDC do Projeto MedFasee
Sistema de Sinalização de Ocorrências
‹ Triggers
‹ Funcionalidade
‹ Facilita
‹ Tipos
realizada pelo próprio PDC
o processo de busca de ocorrências
de trigger:
– Valores limites de módulos, ângulos e/ou freqüência
– Taxa de variação máxima de módulos, ângulos e/ou freqüência
– Possibilidade de monitoração de vários patamares de uma
mesma grandeza em um mesmo canal
– Triggers independentes por canal
37
O PDC do Projeto MedFasee
Armazenamento na Base de Dados
‹
Banco de dados MySQL (relacional)
‹
Uso de um buffer de dados em disco
– Os sincrofasores são recebidos e armazenados temporariamente em um buffer de
dados em HD, e posteriormente inseridos na base dados por um processo secundário
– Garantia de desempenho em tempo real
‹
Índice de Recuperação: tempo necessário para a estabilização da
operação do buffer, após uma sobrecarga do PDC
– Atualmente: 2,7
– Ex.: 100s de sobrecarga no PDC são restaurados em 37s
– Índice depende do hardware do PDC e da quantidade de PMU / canais do sistema
– OBS.: Perda de dados “zero” durante todo o processo!
– Capacidade atual de até 200h de sobrecarga
» Ex. de sobrecarga: busca de dados na base histórica
38
O PDC do Projeto MedFasee
Estrutura da Base de Dados
‹
Banco de dados MySQL
Dados de Medições
– Tabela principal: “t_reg_fasor”
– Opera de forma cíclica
t_reg_fasor
I1
I1
I1
I1
Dados Informativos do SPMS
t_pmu
PK
CHAR(16)
SHORT
SHORT
BIT
BIT
SHORT
SHORT
SMALLINT
PK
idchannel
SMALLINT
U1
U1
idcodepmu
numchanalog
nome
fator
CHAR(8)
SHORT
CHAR(16)
LONG
t_reg_fasor_atual
t_tipo_trigger
PK
idtrigger SMALLINT
variavel
tipo
valor
periodo
CHAR(3)
CHAR(3)
LONG
SMALLINT
CHAR(8)
SHORT
DATETIME
SMALLINT
LONG
LONG
LONG
LONG
t_ch_analogico
idcodepmu CHAR(8)
nome
phnmr
dgnmr
freq
dfreq
freq_n
taxaenvio
taxamost
idcodepmu
numchanalog
tempo
cont
modulo
angulo
freq
dfreq
PK
PK
idcodepmu
CHAR(8)
numchanalog SHORT
modulo
angulo
freq
dfreq
LONG
LONG
LONG
LONG
t_tempo_atual
tempo
DATETIME
t_ch_trigger
PK
idchtrigger
t_reg_trigger
SMALLINT
idtrigger
SMALLINT
idchannel
SMALLINT
idchannelref SMALLINT
I1
I1
I1
idchtrigger SMALLINT
tempo
DATETIME
cont
SMALLINT
39
O PDC do Projeto MedFasee
Espaço em Disco
‹
Registros da tabela “t_reg_fasor”:
– IDCODE da PMU: 8 bytes
– número do canal: 1 byte
– etiqueta de tempo (tempo, cont): (8+2=10) bytes
– fasor (módulo, ângulo, freq, dfreq): (4x4=16) bytes
‹
Total: 35 bytes por sincrofasor armazenado
– Índices de busca da base: acréscimo de aprox. 35%
40
O PDC do Projeto MedFasee
Interfaces de Comunicação
‹ Interface
em tempo real
– Acessa diretamente a memória RAM (após a etapa de correlação)
– Suporte a aplicações de monitoração e controle em tempo real
– Suporte a conexões entre PDCs
‹ Interface
off-line
– Acesso ao banco de dados
– Acesso via clientes MySQL
» MySQL Client (modo texto)
» MySQL Control Center (gráfico)
» Bibliotecas (MySQL C API, MySQL for Matlab, etc.)
– Suporte a estudos off-line utilizando dados históricos
41
Tópicos
‹ Arquitetura
Geral de SPMS
– Unidade de Medição Fasorial (PMU)
– Concentrador de Dados de Medição (PDC)
– Aspectos de Comunicação
‹ Projeto
MedFasee
– Simulador de SPMS
– Equipamentos
– Protótipo de SPMS
42
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
‹
Etapas de construção:
– Fase 1
– Fase 2
43
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
‹
Fase 1:
– Período: entre 06/2004 e 10/2004
– Estrutura:
» 1 PDC (LabPlan-UFSC)
» 3 PMUs (LabPlan-UFSC, Labspot-UFSC, Reason)
– Objetivos principais:
» Interconexão das PMUs com o PDC
» Adequações finais nos sistemas de comunicação dos
equipamentos
‹
Protocolos de comunicação
44
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
‹
Fase 2:
– Período: 10/2004 ............
– Estrutura:
» 1 PDC (LabPlan-UFSC)
» 3 PMUs (capitais dos 3 estados da Região Sul)
‹
Florianópolis (UFSC-SC)
‹
Porto Alegre (PUC-RS)
‹
Curitiba (CEFET-PR)
– Objetivos:
» Consolidação dos desenvolvimentos do Projeto MedFasee
» Experimentos de registros ocorrências no SIN
45
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
Localização dos Equipamentos
46
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
Localização dos Equipamentos
PMU CEFET-PR
PMU e PDC → LabPlan - UFSC
PMU PUC-RS
47
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
Instalações Externas
PUC - RS
LabPlan -UFSC
CEFET - PR
48
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
‹ Características
gerais:
– Medição das tensões trifásicas da rede de distribuição
– Módulo, ângulo, freqüência e variação de freqüência
– Seqüência positiva disponível em tempo real
» Calculada no PDC
– Registro e envio contínuo de dados
– Taxa de medição e envio: 60 sincrofasores por segundo
– Uso de rede pública Internet
– Protocolo UDP/IP
– Acesso aos equipamentos através de SSH
– Base histórica de dados de 7 dias
49
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
Largura de Banda
‹
PMUs com 8 canais fasoriais + 1 digital
– Medição trifásica (3 canais apenas), mas todos os 8+1 canais são
enviados no frame
‹
Frames da dados no formato IEEE Std. 1344
– Campos fixos: 10 bytes
– Sincrofasores: 4 bytes * 8 sincrofasores = 32 bytes
– Digitais: 2 bytes * 1 canal = 2 bytes
– Protocolo (UDP/IP sobre Ethernet): 54 bytes adicionais
– Total de cada frame (de cada PMU): 98 bytes
‹
Taxa de 60 sincrofasores por segundo
– Largura de banda: 98 bytes * 60 * 8 bits / 1000 = 47,04 kbps (por PMU)
– No PDC: 141,12 kbps
50
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
Perda de Dados
Perda de Dados - Dia: 27/03/2005 (Domingo de Páscoa)
‹
Desempenho dos links
de comunicação
– Rede pública Internet
– Protocolo UDP/IP
PMU PUC-RS
PMU CEFET-PR
0,30%
0,25%
0,20%
0,15%
0,10%
0,05%
Perda de Dados - Dia: 01/03/2005 (Terça-feira)
PMU PUC-RS
PMU CEFET-PR
0,00%
0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h 21h 22h 23h
Hora (local)
2,50%
2,00%
‹
1,50%
1,00%
Largura de banda
para cada PMU:
47,04 kbps
0,50%
‹
0,00%
0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h 21h 22h 23h
Hora (local)
Perda nula para a
PMU do LabPlan
51
O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
Armazenamento em Disco
‹
Tabela “t_reg_fasor”:
– 35 bytes por sincrofasor armazenado
– Índices de busca da base: acréscimo de aprox. 35%
‹
PMUs com 8 canais fasoriais + 1 digital
– 3 PMUs * 8 canais = 24 sincrofasores
– Obs.: Os canais digitais não são armazenados.
‹
Taxa de 60 sincrofasores por segundo
‹
Histórico de 7 dias
– 35 bytes * 24 sincrofasores * 60 * 7 dias (604.800s) = 28,39 GB
– índices de busca: 9,94 GB
– Total: 38,32 GB
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O Protótipo de SPMS do Projeto MedFasee
Desempenho do PDC
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Desempenho computacional do PDC:
– Uso da CPU:
– Hardware:
» MySQL: ~22,5%
» Pentium 4 2,8 GHz
» processo principal: ~5%
» 512 MB RAM
» demais processos: ~2,5%
» 160 GB HD SATA
» Total: ~30% de CPU
– Uso da memória:
» MySQL: ~7%
» processo principal: ~1%
» demais processos: ~2%
» Total: ~10% de RAM
– Obs. 1: O uso de CPU e memória não é “linear”.
– Obs. 2: A limitação principal é o banco de dados.
53
Projeto MedFasee
Arquitetura
54
Obrigado!
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Marcelo Neujahr Agostini
– Laboratório de Planejamento de Sistemas de Energia Elétrica – LabPlan
– Departamento de Engenharia Elétrica – EEL
– Centro Tecnológico – CTC
– Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
– E-mail: [email protected]
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