Workshop sobre Soluções de Medição Fasorial Sincronizada. Florianópolis, 27-28/01/2010. openpdc. Marcelo N. Agostini LabPlan UFSC

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1 Workshop sobre Soluções de Medição Fasorial Sincronizada Florianópolis, 27-28/01/2010 openpdc Marcelo N. Agostini LabPlan UFSC

2 Tópicos Principais openpdc Descrição Características Principais Documentação Configuração Operação Arquiteturas de Instalação openpdc no Projeto MedFasee 2

3 openpdc O que é: openpdc é uma solução completa para o processamento de fluxos de dados de medidas referenciadas no tempo (incluindo medidas fasoriais), em tempo real Desenvolvimento Desenvolvido pela TVA Eastern Interconnection Phasor Project (EIPP) Início em 2004 Batizado inicialmente de TVA SuperPDC 3

4 openpdc Disponibilização pública Disponibilizado ao público em 07/10/2009 Rebatizado de openpdc Disponibilizado em formato open source Motivações principais: Facilitar os planos do DOE (Departamento de Energia dos EUA) para a aceleração do uso de sincrofasores nos EUA Stimulus Grants Suportar os desenvolvimentos futuros do NERC Phasor Concentration System 4

5 openpdc Disponibilização pública Licença Licença adaptada de uma licença genérica da Nasa (NASA Open Source Agreement NOSA) Licença bastante ampla para uso público Qualquer usuário pode: usar; reproduzir; distribuir; modificar; redistribuir Usuários/integradores podem comercializar soluções utilizando o openpdc, oferecendo suporte e/ou garantia, sob sua responsabilidade TVA não oferece suporte e/ou garantia do software 5

6 openpdc Sistema de medição fasorial atual na TVA, usando o open/super PDC: Taxa de utilização: 1,5 GB/h (36 GB por dia) Taxa de medidas armazenadas: 150 milhões/h (3,6 bilhões por dia) 120 PMUs em funcionamento 1850 medidas Armazenamento até outubro/2009: Mais de 20TB 6

7 openpdc Características Principais (1#5) Maturidade Em desenvolvimento e uso desde 2004, coletando dados de diversos dispositivos de medidas fasoriais Desempenho Operabilidade comprovada com mais de 120 PMUs Expectativa de capacidade de mais de 200 dispositivos em um único computador (limitado pelo hardware) Escalabilidade Expansível por adição de hardware e hierarquização de componentes 7

8 openpdc Características Principais (2#5) Expansibilidade Projetado para ser completamente extensível por agregação de adaptadores desenvolvidos com tecnologia.net Confiabilidade Componentes de software podem ser instalados como serviços Windows, com funcionalidades de suporte a falhas e balanceamento de carga Interoperabilidade Compatibilidade com os desenvolvimentos futuros do NERC Phasor Concentration System, planejado para

9 openpdc Características Principais (3#5) Código aberto Código-fonte disponível publicamente na Internet ( Disponível para uso e desenvolvimento Completamente documentado através de APIs Protocolos suportados IEEE C IEEE 1344 BPA PDCstream FNET SEL Fast Message Macrodyne 9

10 openpdc Características Principais (4#5) Banco de dados Suporte a múltiplos bancos de dados para a configuração do PDC SQL Server MySQL Oracle Uso opcional de XML Histórico Access OleDb ODBC diversos Suporte para a maioria dos historiadores (OSI PI; Instep) Arquivamento local através de arquivos binários (formato próprio) Uso do Hadoop para o gerenciamento de grandes quantidades de dados 10

11 openpdc Características Principais (5#5) Configuração Administração do sistema através de aplicação WEB, utilizando Silverlight Configuração remota, sem necessidade de acesso direto ao equipamento Características de implementação e uso Desenvolvido em C# Microsoft Visual Studio 2008 Modelagem Orientada a Objetos Executa em sistema operacional Windows Desenvolvido e testado em Windows Server 2003 (32-bit) Compatível com outras versões do Windows 11

12 openpdc Documentação Código-fonte Código-fonte complexo, bastante extenso Documentação disponível no site Componentes Namespaces Classes e hierarquias Documentação disponível também junto ao código-fonte Fácil acesso diretamente no compilador Help do Windows (F1) Instalação e configuração Disponível para download tanto o código-fonte completo quanto a estrutura de projeto para compilação com o Visual Studio 2008 Documentação disponível no site 12

13 openpdc Documentação Exemplo Classes 13

14 openpdc Configuração Configuração do openpdc armazenada em banco de dados Diversas opções de banco de dados Configuração completa do SPMS Detalhamento de todas as medidas, de cada PMU do sistema Processo complexo Measurements Entidade fundamental para a configuração do openpdc Tudo que é enviado ao openpdc deve ser uma measurement 14

15 openpdc Configuração Measurements Todas as measurements devem estar configuradas em detalhes no openpdc, associadas aos respectivos equipamentos que as medem PMUs, no caso de grandezas fasoriais Por exemplo, cada fasor deve ser formado por duas measurements individuais, módulo e ângulo, devidamente relacionadas no banco de dados (entre si e com a PMU que as mede) Medidas derivadas Possibilidade de criação de medidas calculadas a partir de medidas reais coletadas pelo openpdc Ex.: aberturas angulares, potências, etc. 15

16 openpdc Configuração Ex.: Banco de dados Access Lista de tabelas 16

17 openpdc Configuração Ex.: Banco de dados Access Devices (PMUs) 17

18 openpdc Configuração Ex.: Banco de dados Access Measurements 18

19 openpdc Configuração openpdc Manager Interface WEB para acesso à configuração do openpdc Facilita o processo de configuração do openpdc Utiliza o Microsoft Silverlight Plugin para browsers Internet Disponibilizado juntamente com o openpdc 19

20 openpdc Configuração openpdc Manager Funcionamento Opera como um site local do Internet Information Services (ISS) instalado no Windows onde opera o openpdc Não possui um processo específico Comunica-se diretamente com o banco de dados de configuração do openpdc, estabelecendo uma interface amigável para a configuração do openpdc Opera de forma independente do openpdc em si Lê e escreve os dados de configuração no banco de dados, o qual é usado pelo openpdc ao iniciar sua operação 20

21 openpdc Configuração openpdc Manager Tela principal 21

22 openpdc Configuração openpdc Manager Lista de Devices (PMUs) 22

23 openpdc Configuração openpdc Manager Lista de Measurements 23

24 openpdc Configuração openpdc Manager Wizard para configurar PMUs a partir do PMU Connection Tester (TVA) 24

25 openpdc Configuração openpdc Manager Localização geográfica das PMUs 25

26 openpdc Operação Dois processos executados no openpdc: openpdc.exe: Processo principal; recebe dados, correlaciona-os de acordo com suas etiquetas de tempo, armazena-os no histórico e disponibiliza os fluxos de dados em tempo real; opera em background, sem interface com o usuário openpdcconsole.exe: Comunica-se com o processo principal, mostrando seu status de operação e enviando comandos do usuário; janela DOS ; opcional 26

27 openpdc Operação Registro de Logs 4 arquivos de log principais: StatusLog.txt: histórico do estado geral de operação do openpdc ErrorLog.txt: histórico de erros de operação do openpdc Status.txt: estado geral atual do openpdc Health.txt: ocupação de recursos de hardware atual do openpdc (memória, CPU, I/O, etc.) Tamanho e localização dos arquivos de logs históricos configuráveis Permite armazenar indefinidamente os logs históricos ou manter apenas as informações mais recentes 27

28 openpdc Operação 28

29 openpdc Operação Interfaces de disponibilização de dados: Interface de tempo real OutputStreams Dados históricos Interface WEB 29

30 openpdc Operação Interface de Tempo Real OutputStreams (1#2) Interface de disponibilização de dados ressincronizados, em tempo real Diversas opções de configuração Permite a disponibilização de diversos fluxos de dados C independentes: Conjuntos de PMUs e canais distintos Diferentes taxas de transmissão de dados Diferentes tempos mínimos e máximos para a ressincronização dos dados Permite a criação de dispositivos virtuais Medidas calculadas a partir de medidas reais 30

31 openpdc Operação Interface de Tempo Real OutputStreams (2#2) Envia dados através de UDP/IP, e recebe comandos via TCP/IP Portas de entrada de comandos independentes para cada outputstream Opção de envio automático de dados e de frame de configuração Opera sem a necessidade de receber comandos Opção de diversos IPs de destino para um mesmo fluxo de dados IPs pré-definidos não envia dados para destinos desconhecidos sob demanda Opção de IP de destino multicast 31

32 openpdc Operação Dados Históricos Dados históricos armazenados em formato próprio Arquivos binários devarchive_archive_ !41!41.100_to_ !29! d Possuem documentação disponível Tamanho e localização dos arquivos configuráveis Número de arquivos cresce indefinidamente Não há reciclagem automática do histórico Deve ser usado algum sistema historiador externo para isso Ex.: Hadoop 32

33 openpdc Operação Dados Históricos Acesso aos dados históricos via interface WEB Servidor WEB built-in Fornece arquivos ASCII em formato XML ou JSON Metadados e Dados em si Metadados Detalhes das especificações de cada measurement coletada pelo openpdc Porta 6151 Formato dos links de acesso:

34 openpdc Operação Dados Históricos Dados históricos em si Porta 6152 Formato dos links de acesso: current]/id_medida/tempo1/tempo2/[xml][json] current]/id1,id2,idn/tempo1/tempo2/[xml][json] current]/id1-idn /tempo1/tempo2/[xml][json] Caso não exista algum dado no período solicitado, estes dados simplesmente não são mostrados no XML resultante Não é realizado nenhum tipo de interpolação 34

35 openpdc Operação Dados Históricos Exemplo de acesso aos dados históricos: Medida ID=24 (frequência da PMU UFSC) Período: 25/10/ :42:00 12:42:12 ric/24/25-out-2009%2012:42:00/25-out-2009%2012:42:12/xml 35

36 openpdc Arquiteturas de Instalação openpdc é flexível Pode operar como: SPDC PDC de subestação, concentrando dados das PMUs locais FEPDC PDC frontend, recebendo dados de PMUs e/ou SPDCs remotos MPDC mestre, recebendo dados de FEPDCs, concentrando os dados de todas as PMUs do sistema APDC PDC do agente, concentrando os dados das PMUs do agente, para uso interno 36

37 openpdc Arquiteturas de Instalação Ex.: PDC único no COS do agente 37

38 openpdc Arquiteturas de Instalação Ex.: PDC de subestação e PDC do agente 38

39 openpdc Arquiteturas de Instalação Ex.: PDC hierárquico no COS do Operador 39

40 openpdc openpdc no Projeto MedFasee Motivações principais para o uso do openpdc no Projeto MedFasee Conhecimento acerca dos desenvolvimentos do openpdc Avaliação do seu desempenho Participação no processo de desenvolvimento (open source) Capacitação da equipe do MedFasee em openpdc Auxílio nos desenvolvimentos de PDC realizados pela equipe Opção da Reason pelo uso do openpdc nas suas soluções comerciais 40

41 openpdc openpdc no Projeto MedFasee Situação atual: Primeiro download e instalação em 19/10/2009 Diversas atualizações disponibilizadas desde então Realização de testes diversos Capacitação para a instalação e configuração do openpdc Avaliação de desempenho openpdc inserido no SPMS da baixa tensão, operando em conjunto com o PDC UFSC 41

42 openpdc openpdc no Projeto MedFasee 42

43 openpdc openpdc no Projeto MedFasee 43

44 openpdc openpdc no Projeto MedFasee Participação ativa da equipe MedFasee no desenvolvimento do openpdc (testes diversos e avaliação de desempenho) 44

45 openpdc openpdc no Projeto MedFasee Melhoramentos recentes realizados no openpdc a partir da participação da equipe do MedFasee Adequações no processo de ressincronização de dados para a taxa de 60 frames por segundo Adequações na interface de acesso aos dados históricos Habilitação de buscas de dados de pequenos períodos Adequação na resposta dos metadados Melhorias na exportação de dados em formato ICCP Melhorias no openpdc Manager 45

46 openpdc openpdc no Projeto MedFasee Reconhecimento da participação da equipe do Projeto MedFasee Testadores oficiais do openpdc a 60 frames por segundo! 46

47 Obrigado! 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 47