Esta projeto tem o objetivo de compor um sistema experimental para ser utilizado em investigações falhas sistêmicas, através da composição de um sistema de software conceituado como Gêmeo Digital, termo original cunhado como Digital Twin. Este sistema será capaz de capacitar vários perfis de profissionais de engenharia na UHE-Jirau, como Projetistas, pessoal ligado à Manutenção, Proteção, Pré-Operação (na programação de manobras) e Operação em Tempo Real da usina. Isto porque o Gêmeo Digital é uma cópia digital da planta da UHE-Jirau, e representará todos os seus subsistemas constituintes de forma integrada, através de um sistema de software, permitindo que manobras sejam exercitadas virtualmente no Gêmeo Digital, e os seus resultados e consequências sejam conhecidos antes da execução na planta física real.

Esta pesquisa tem o objetivo de compor um sistema experimental para ser utilizado em
investigações falhas sistêmicas, através da composição de um sistema de software
conceituado como Gêmeo Digital, termo original cunhado como Digital Twin. Este sistema será
capaz de capacitar vários perfis de profissionais de engenharia na UHE-Jirau, como Projetistas,
pessoal ligado à Manutenção, Proteção, Pré-Operação (na programação de manobras) e
Operação em Tempo Real da usina. Isto porque o Gêmeo Digital é uma cópia digital da planta
da UHE-Jirau, e representará todos os seus subsistemas constituintes de forma integrada,
através de um sistema de software, permitindo que manobras sejam exercitadas virtualmente
no Gêmeo Digital, e os seus resultados e consequências sejam conhecidos antes da execução
na planta física real.
Outro viés desta pesquisa é potencializar as investigações sistêmicas através da extensão
original da técnica CEP para uma nova versão do DECEP. Esta técnica será expressa através
da arquitetura do software do Gêmeo Digital, proporcionando a plataforma necessária para que
os objetivos da pesquisa sejam alcançados, em termos de fidelidade à planta física e em
termos de escalabilidade de software e hardware, dada a complexidade e a quantidade de
informações e eventos associados à planta física da UHE-Jirau.
Desta maneira, a ideia de Gêmeo Digital é a de composição de uma verdadeira planta virtual e
também nos elementos externos que interagem e influenciam o sistema, como o volume de
afluência do rio, temperaturas do ar e da água, perda de carga na grade, impedância da linha

de transmissão, carga sistêmica, despacho programado, faltas elétricas, entre outras
grandezas.
Deste modo, este projeto de pesquisa P&DI ANEEL abrange a pesquisa de um Gêmeo Digital
Full Scope, voltado a uma gama de investigações sistêmicas na planta da UHE Jirau, de forma
imersiva e realística, reproduzindo os resultados sistêmicos de qualquer manobra ou alteração
na planta física. Ou seja, o Gêmeo Digital proporcionará uma plataforma de investigação
sistêmica, onde o resultado de troca de equipamentos, manobras, trocas de parâmetros, etc.,
poderão ter o seu efeito conhecido e estudado antes de ser implementado ou manobrado na
planta real. Isto representa uma forma segura de os departamentos de Manutenção, Proteção,
Operação e Engenharia em geral, experimentarem o resultado dos seus cálculos ou
programação da Pré-Operação e Operação, entre outros usos

As UHEs modernas são plantas de geração com automações complexas e operam em
ecossistemas interligados a um grande conjunto de processos e variáveis dinâmicas internas e
externas à planta. Os elevados requisitos de disponibilidade contratuais do mercado de energia
exigem uma operação cuidadosamente avaliada e planejada, e as decisões de operação e
manobras durante transitórios sistêmicos exigem um amplo conhecimento multidisciplinar,
difíceis de se obter em elementos humanos (experiência), associado ao fato que diversas
perturbações sistêmicas são raras e de difícil observação.
A motivação principal deste projeto é que qualquer intervenção da planta física, seja dos
setores de Manutenção, da Proteção, Pré-Operação, Operação e Engenharia em geral, possa
ser estudada sistemicamente no Gêmeo Digital, e ter os seus efeitos conhecidos, antes de ser
executada na planta física da UHE-Jirau. Espera-se aumentar o grau de confiabilidade das
intervenções de qualquer natureza na planta, aumentando-se a assertividade geral, diminuindo-
se indisponibilidades na geração, sejam elas de natureza acidental ou programada.
O Gêmeo Digital Full-Scope é composto por um sistema de software que virtualiza a planta
física da UHE-Jirau, e se utiliza de modelos elaborados por software dos componentes da
planta, e dados reais para fazer projeção temporal. É como se houvesse um espelho digital de
cada processo físico da UHE-Jirau. Dessa forma, é possível prevenir ou mesmo predizer
imediatamente as piores crises antes que aconteçam. A vantagem de se ter um Gêmeo Digital
é minimizar o erro, garantir a qualidade e o controle, além de otimizar o processo pois permite
uma pré-avaliação de qualquer procedimento ou manobra adotada, ou seja; uma antecipação
dos resultados e a sua propagação de seus efeitos no sistema.
Permitirá também injetar artificialmente diversos transitórios nas variáveis de ambiente de
modo a gerar perturbações sistêmicas para compreensão dos fenômenos elétricos, hídricos,
mecânicos, gerando uma massa de conhecimento e treinamento, pois o fator surpresa das
perturbações pode levar a uma operação incorreta com graves consequências na
disponibilidade da planta geradora.
Neste sentido, a compreensão sistêmica da integração da planta geradora com o Sistema
Interligado Nacional (SIN) completa o desenvolvimento tecnológico do Gêmeo Digital Full Scope e a transferência do conhecimento para as áreas correlatas.
Para dar suporte ao desenvolvimento do Gêmeo Digital Full Scope é necessário desenvolver
uma tecnologia computacional aderente aos requisitos de virtualização da planta geradora com
mais de 80000 pontos digitais e analógicos, e da virtualização do ecossistema elétrico e hídrico
a qual está inserido. Será adotado a tecnologia CEP para a uma versão original estendida, que
será Distribuída, de modo a suportar o processamento em tempo real de fluxos de informações
em sistemas baseados em eventos, de forma escalável a um custo de hardware relativamente
baixo.
Com o desenvolvimento do CEP Distribuído, ou DCEP espera-se poder expressar os padrões
de relacionamentos entre eventos, tais como temporalidade, causalidade, dependência e
composição. A arquitetura distribuída que está sendo proposta permitirá a escalabilidade na
correlação e detecção de situações para um grande número de fontes de processamento
(potencialmente dispersas fisicamente), regras de processamento, e de consumidores de
eventos, presentes sistemas de larga escala, como é o caso da UHE-Jirau.