HydroByte
Software
HydroExpert
Decision Support System
Guia Rápido do HydroSim XP
Modelo de Simulação
Versão 1.4 – Revisão: 13/07/2012
CONTEÚDO
GR HydroExpert
‹#›
 Neste Guia Rápido...
Version 1.4

Operação de Reservatórios
o
Objetivos
o
Usinas Hidrelétricas
o
Função de Geração
o
Reservatórios
o
Estrutura para múltiplos reservatórios
o
Modelo e Agoritmo de Simulação
o
Modelo para Fluxo em Redes

DSS HydroExpert e Modelo HydroSim XP

Acesso ao HydroExpert
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HIDRELÉTRICAS
GR HydroExpert
‹#›
 Estruturas Principais
Estruturas
Principais de uma
Hidrelétrica
Version 1.4
• Reservatório
• Casa de
máquinas
• Vertedouros
• Canal de fuga
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OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Objetivos
O que fazer?
• Decisão = Defluências
O que satisfazer?
• Atender todas as
restrições operacionais
Subsídios?
Version 1.4
• Previsão de vazões
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• Programação de
geração
• Programação de
manutenção
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Usina Hidrelétrica
Variáveis Principais
• zfb: NA montante
zfb
• ztr: NA jusante
• u : Defluência
x
ztr
u
Version 1.4
q
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• q : Turbinagem
• s : Vertimento
• x : Armazenamento
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Vertedouros
Vertimento Máximo
• smax = f (zfb)
• Soleira livre
• Comportas
• Outlets
s prj
Version 1.4
s
max
s prj
 f ( z fb )
0
z
0
min
fb
z scfb
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z max
fb
z min
fb
z scfb
z max
fb
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Função de Geração
 Rendimento (η)
p  k ..hn .q
 Turbinagem (q)
 Queda líquida (hn)
 NA montante (zfb)
 NA jusante (ztr)
hn  z fb  ztr  hpl
Version 1.4
 Perdas (hp)
Horizonte:
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longo prazo
curto prazo
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Altura de Queda Líquida
Furnas
0.6
Penstock Head Loss [m]
hn  z fb  ztr  hpl
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
50
100
150
Discharge [m³/s]
Furnas
Furnas
674
Forebay Level [m]
Version 1.4
765
(22950 hm³,
768,00 m)
760
755
Tailrace Level [m]
770
(3000 m³/s,
673,74 m)
673
672
750
(196 m³/s,
671,85 m)
(5733 hm³,
750,00 m)
745
5000
671
10000
15000
Volume [hm³]
20000
25000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Release [m³/s]
Polinômios de 4º grau
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3500
200
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Rendimento das Turbinas
Version 1.4
 Curvas Colina (η)
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OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Balanço de Massas do Reservatório
Componentes
Armazenamento
Aumento
Defluências de montante
Vazão incremental
+
+
Vazão turbinada
Vazão vertida
Version 1.4
Vazões de uso múltiplo
Vazões desviadas
Vazão de evaporação líquida
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Redução
+
+
-
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Níveis Limites
zmaxim
z
Limites
zc
• Maximorum
• Máximo
max
• Mínimo
zmin
Version 1.4
ztr
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OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Modelo de Simulação


xi ,t  xi ,t 1   yi ,t   f (uk ,t tr )  qi ,t  si ,t  evi ,t  m ui ,t  d i ,t . f uc
k i


 
hi ,t  z fb xiavg
 ztr ui ,t   hp qi ,t 
,t
pi ,t  k i ,t hi ,t qi ,t
ui ,t  qi ,t  si ,t
q i ,t  qi ,t  qi ,t (hi ,t )
Version 1.4
x i ,t  xi ,t  xi ,t
I
Pt   pi ,t
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i 1
u i , t  ui , t  ui , t
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Estrutura Interna de Múltiplos Reservatórios
Hydro Scheduling Network
Real Cascade
Tree Structure
Interval 1
...
2,T
2
3
Storage
Reservoir Plant
Run-of-river
Reservoir Plant
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3
3,1
4
4,1
1,T
3,2
Volume
Release
4
...
1,2
1,1
1
Version 1.4
Interval T
2,2
2,1
2
1
Interval 2
4,2
3,T
...
4,T
...
...
Temporally Expanded Arborescence (Rosenthal, 1981)
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Estrutura Interna de Múltiplos Reservatórios
Past
state
1
Four-interval
simulation
Post-horizon
balance workflow
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
1t
2t
Version 1.4
W. Body
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3
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Modelo para Fluxo em Redes



xi ,t  xi ,t 1   yi ,t   f (u k ,t tr )  qi ,t  si ,t  evi ,t  m ui ,t  d i ,t . f uc
ki


 f (u
yi,t
Version 1.4
xi,t-1
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ki
k ,t tv
)
xi,t
i,t
evi,t
mui,t
qi,t
si,t
A equação de Balanço
de Massas é
representada como
um nó dentro de uma
estrutura de fluxo em
rede.
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Algoritmo de Simulação
▪ Tomada de Decisão
Dados de Entrada
y, x0, t = 1
Start
▫ a Política Operacional
determina a vazão turbinada
e vertida.
▫ balanço de massas ex-ante
(opcional).
Hydro Kernel
Balanço de Massas
for each i (ex-post )
▪ Balanço ex-post
▫ verifica factibilidade.
Estado
Factível
Version 1.4
▫ correções nas decisões.
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No
Correção de
Decisões
Yes
▪ Estado Factível
▫ garante um estado de
operação factível.
Política Oper.
Tomada de Decisão
(q, s : ex-ante )
t = t+1
Yes
t≤T
Pode ser um Piloto
Automático!
No
End
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
GR HydroExpert
‹#›
 Simulação da Operação de Múltiplos Reservatórios
Version 1.4
Horizonte
de Curto
Prazo
• Prog. de geração
• Despacho de máq.
• Previsão de vazões
A Programação de Geração
pode ser alterada para
atendimento da restrições
operativas.
Portanto, uma
realimentação do processo
pode iniciar um novo estudo
de simulação.
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Simulador
• Trajetórias (níveis, vazões, etc.)
• Verificação de restrições
• Verificação comparativa da geração
frente à previsão de vazões
• Rendimento
• Relatórios e análise gráfica
MODELO HYDROSIM XP
GR HydroExpert
‹#›
 Software
Version 1.4
O módulo
HydroSim XP é
um modelo de
simulação multireservatórios com
representação de
restrições
operativas.
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O HydroSim XP
faz parte do
Sistema de
Suporte à
Decisão
denominado
HydroExpert.
HydroExpert
Slides: 5-6
ACESSO AO HYDROEXPERT
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