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Velocidad del viento
-
m/s
+
Condiciones climáticas
Hora local
08:00
$P_{eol} = \begin{cases} 0 & V < 3 \\ 0.07 \cdot (V - 3)^3 & 3 \le V \le 12 \\ 50 & V > 12 \end{cases}$
Puissance théorique : $P_{th} = \frac{1}{2} \rho A V^3 C_p \eta$
Où \(\rho\) est la densité de l'air, \(A\) la surface balayée, \(C_p\) le coeff. de Betz et \(\eta\) le rendement.
Diagrama de bloques
Flujo en tiempo real
Casos de uso
Despliegue
Implementación
Clases UML
Estados del sistema
Contexto
Requisitos
BDD
Bloques internos
Simular corte de red
Potencia producida
0 kW
Parque eólico
Voltaje / Frecuencia
20.0 kV /50Hz
Flujo de batería: 0 kW
Historial de potencia
Sistema de almacenamiento
Modelos matemáticos$SOC(t) = SOC(t-1) + \int_{0}^{t} \frac{P_{flux}(\tau)}{E_{max}} d\tau$
Où \(SOC\) est l'état de charge (%), \(P_{flux}\) la puissance nette (kW) et \(E_{max}\) la capacité totale du stockage (kWh).
Almacenamiento central
50.0%
Almacenamientos locales (T1-T8)
80.0%
T1
80%
T2
80%
T3
80%
T4
80%
T5
80%
T6
80%
T7
80%
T8
80%
Mantenimiento del parque eólico
T1
Opérationnelle
Dépanner
T2
Opérationnelle
Dépanner
T3
Opérationnelle
Dépanner
T4
Opérationnelle
Dépanner
T5
Opérationnelle
Dépanner
T6
Opérationnelle
Dépanner
T7
Opérationnelle
Dépanner
T8
Opérationnelle
Dépanner
Red central
En línea
Cabina de distribución
Alimentada
Registro de eventos
Arquitectura de la red eléctrica
Diagrama de casos de uso
Flujo de energía en tiempo real
Diagrama de despliegue
Arquitectura de software (Implementación)
Diagrama de clases UML
Diagrama de estados del sistema
Diagrama de contexto SysML
Diagrama de Requisitos
Requisitos funcionales
R1: Producción eólica
✓ satisfait
Producir electricidad a partir del viento
→ Turbine, WindFarm
400 kW max
R2: Almacenamiento local
✓ satisfait
Cada turbina dispone de almacenamiento local
→ Battery, Turbine
8 × 100 kWh
R3: Modo de respaldo
✓ satisfait
Cambio automático en caso de corte de red
→ SimulationEngine, PowerGrid
Auto-detect
R4: Supervisión SCADA
✓ satisfait
Monitoreo en tiempo real de los equipos
→ Dashboard, Chart, EventLog
Temps réel
R5: Distribución urbana
✓ satisfait
Alimentación continua de carga urbana (80 kW)
→ DistributionCabin, Town
80 kW
Requisitos no funcionales
R6: Tiempo de conmutación
✓ satisfait
Conmutación de respaldo < 10 segundos
→ transitionTimer
10s max
R7: Autonomía de baterías
✓ satisfait
Autonomía mínima de 2h en respaldo
→ Battery capacity
1200 kWh / 80 kW = 15h
R8: Disponibilidad
✓ satisfait
Disponibilidad del sistema ≥ 99.5%
→ Redondance turbines
8 turbines
Matrice de Dérivation
| Exigence | Dérive de | Satisfait par |
|---|---|---|
| R1 | - | Turbine |
| R2 | R1 | Battery |
| R3 | R2 | SimEngine |
| R4 | - | SCADA |
| R5 | R1 | Cabin |
| R6 | R3 | SimEngine |
| R7 | R2, R3 | Battery |
| R8 | R1, R3 | WindFarm |
Tabla de equipos y características técnicas
Producción
| Equipo | Características técnicas | Justificación |
|---|---|---|
| Éolienne (×8) | Pmax = 50 kW · V_coupure = 3 m/s · V_nominale = 12 m/s · V_max = 26 m/s · H_rotor = 18 m · 3 pales | Production totale jusqu'à 400 kW, adaptée à la charge ville (80 kW) et au stockage |
| Génératrice synchrone | 50 kW · triphasée · rendement η ≈ 92% | Conversion mécanique → électrique, standard industriel pour éoliennes MW échelle réduite |
| Onduleur DC/AC | DC → AC 400V / 50 Hz · modulation PWM · THD < 5% | Synchronisation avec le réseau, qualité du signal sinusoïdal pour la distribution |
| Multiplicateur mécanique | Ratio ≈ 1:50 · entraînement rotor → génératrice | Adaptation de la vitesse lente du rotor (~30 RPM) au régime de la génératrice (~1500 RPM) |
Almacenamiento
| Equipo | Características técnicas | Justificación |
|---|---|---|
| Batterie locale (×8) | 100 kWh · LiFePO₄ · SOC initial 35% · taux charge/décharge max | Stockage décentralisé par turbine : absorption surplus vent, autonomie locale en cas de panne réseau |
| Batterie centrale (×1) | 400 kWh · LiFePO₄ · SOC initial 50% | Tampon centralisé : garantit l'alimentation de la ville (80 kW) pendant ≥ 2h en mode secours |
| BMS (Battery Management System) | Surveillance SOC, tension, température · équilibrage cellulaire | Sécurité et longévité des batteries, prévention surcharge/décharge profonde |
Red y distribución
| Equipo | Características técnicas | Justificación |
|---|---|---|
| Réseau central HT | 220 kV · source principale nationale · fréquence 50 Hz | Fournisseur principal, alimente le parc en complément quand le vent est insuffisant |
| Lignes HT (pylônes ×8) | Pylônes monopôles · câbles triphasés · portée ~50 m | Transport haute tension depuis la centrale vers la sous-station de distribution |
| Sous-station / Cabine de distribution | Transformateur 20 kV → 400 V · capacité 100 kW · régulation tension/fréquence | Abaissement de tension pour la distribution locale, point de basculement réseau ↔ secours |
| Câbles collecteurs (parc → hub) | Câbles enterrés DC · 8 lignes depuis les turbines | Collecte de l'énergie produite par chaque turbine vers le hub centralisateur |
| Lignes basse tension (cabine → ville) | 400 V triphasé · pylônes bois · transformateurs de rue | Distribution finale vers les habitations et infrastructures de la ville |
Carga
| Equipo | Características técnicas | Justificación |
|---|---|---|
| Charge ville | 80 kW · consommation continue · résidentielle + commerces | Charge principale à alimenter : dimensionne la capacité minimale du parc et du stockage |
| Éclairage public (lampadaires) | LED · activation automatique crépusculaire/météo · ~20 lampadaires | Sécurité routière nocturne et par mauvais temps, piloté par le système de contrôle |
| Feux tricolores (intersections) | Cycle 20s (8s Z vert → 2s Z jaune → 8s X vert → 2s X jaune) | Régulation du trafic urbain, simulation réaliste de la consommation d'infrastructure |
Résumé Capacitaire
400 kW
Production max (8 × 50)
1 200 kWh
Stockage total (8×100 + 400)
80 kW
Charge ville constante
15 h
Autonomie max (1200/80)
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Tabla de conceptos del sistema
| Categoría | Concepto | Descripción | Valor / Fórmula | Estado |
|---|---|---|---|---|
| Producción eólica | Éolienne (T1–T8) | Aérogénératrice à axe horizontal, 3 pales, mât 18 m | Pmax = 50 kW · 8 unités | ✓ Opérationnel |
| Courbe de puissance | Modèle cubique entre vitesse de coupure et nominale | P = 0.07 × (V−3)³ pour 3 ≤ V ≤ 12 m/s | ✓ Modèle actif | |
| Puissance théorique | Formule physique de l'énergie cinétique du vent | P = ½ρAV³Cpη | ✓ Documentation | |
| Génératrice synchrone | Conversion mécanique → électrique, triphasée | 50 kW · η ≈ 92% | ✓ Modélisé | |
| Multiplicateur mécanique | Adaptation RPM rotor → génératrice | Ratio 1:50 (~30 → 1500 RPM) | ✓ Modélisé | |
| Panne aléatoire | Probabilité de panne (surchauffe, capteur, mécanique, onduleur) | p = 0.005% / tick (×16 en tempête) | ✓ Simulation | |
| Almacenamiento | Batterie locale (×8) | Stockage décentralisé par turbine, LiFePO₄ | 100 kWh · SOC₀ = 35% | ✓ Actif |
| Batterie centrale | Tampon centralisé pour alimenter la ville en secours | 400 kWh · SOC₀ = 50% | ✓ Actif | |
| État de charge (SOC) | Pourcentage de charge restante, mis à jour en temps réel | SOC(t) = SOC₀ + ∫(P/E_max)dt | ✓ Calculé | |
| Flux batterie | Puissance nette charge (+) / décharge (−) | P_flux = P_éol − P_ville | ✓ Temps réel | |
| Capacité totale | Somme de tous les stockages du parc | 8 × 100 + 400 = 1 200 kWh | ✓ Constant | |
| Red y distribución | Réseau central HT | Source principale nationale haute tension | 220 kV · 50 Hz | ✓ En ligne |
| Cabine de distribution | Sous-station transformant HT → BT pour la ville | 20 kV → 400 V · 100 kW | ✓ Opérationnel | |
| Hub collecteur | Point de fusion des câbles depuis les 8 turbines | 8 entrées DC → 1 sortie | ✓ Actif | |
| Pylônes HT (×8) | Lignes haute tension monopôles depuis la centrale | Câbles triphasés · portée ~50 m | ✓ Construit | |
| Lignes BT (cabine → ville) | Distribution basse tension via pylônes bois | 400 V triphasé · transfo. de rue | ✓ Actif | |
| Clima y medio ambiente | Conditions météo | 3 états : Dégagé, Pluie, Tempête (sélectionnable) | CLEAR / RAIN / STORM | ✓ Interactif |
| Cycle jour/nuit | Éclairage dynamique soleil/lune, 2 min = 24 h simulées | simTime ∈ [0, 24[ · 120s/cycle | ✓ Actif | |
| Système de pluie | 15 000 particules, vitesse et opacité selon météo | PointsMaterial · wind push | ✓ Rendu 3D | |
| Éclairs (tempête) | Flashs DirectionalLight aléatoires en mode STORM | intensité 10–30 · p = 1.5% | ✓ Effet visuel | |
| Escena 3D | Moteur de rendu | Three.js WebGL avec ombres PCFSoft et tone mapping ACES | renderer + scene + camera | ✓ Actif |
| Terrain procédural | PlaneGeometry 800×800 avec bruit gaussien pour collines | getTerrainHeight(x, z) | ✓ 150×150 segments | |
| Ville générée | Réseau routier, maisons, arbres, feux tricolores, véhicules | spawnTown(50, 140) | ✓ Procédural | |
| Contrôle caméra | OrbitControls avec damping, double-clic pour recentrer | maxDist 800 · zoomSpeed 0.6 | ✓ Interactif | |
| Clôtures de sécurité | Fils barbelés, panneaux danger, étincelles animées | createSecurityFence() | ✓ 3 zones | |
| Modos de funcionamiento | Mode Normal | Réseau connecté, production stable, surplus → batteries | gridOnline = true | ✓ État initial |
| Mode Transition | Coupure détectée, temporisation avant basculement (10 s) | timer = 10.0 s | ⚠ Transitoire | |
| Mode Secours | Batteries actives, réseau déconnecté, alimentation ville | gridOnline = false · batteries → ville | ✖ Hors ligne | |
| Mode Restauration | Reconnexion réseau, synchronisation tension/fréquence (20 s) | timer = 20.0 s · sync V/F | ↻ Synchronisation | |
| Roles y seguridad | Utilisateur | Accès lecture seule : KPIs, graphiques, diagrammes | role = 'user' | ✓ Sans auth. |
| Administrateur | Contrôle total : vent, météo, pannes, coupure réseau | role = 'admin' · login requis | ✓ Authentifié | |
| Session persistante | Rôle sauvegardé via miniappsAI.storage (sync cross-device) | storage.setItem('userRole') | ✓ Persistant | |
| Diagramas de arquitectura | Schéma Bloc | Architecture réseau : Vent → Parc → Hub → Cabine → Ville | SVG inline | ✓ Modal |
| Flux temps réel | Diagramme animé des flux d'énergie entre nœuds | SVG + CSS animations | ✓ Dynamique | |
| UML Classes | Diagramme de classes : Turbine, WindFarm, Battery, etc. | 7 classes · composition/agrégation | ✓ SVG | |
| UML États | Machine à états : Normal → Transition → Secours → Restauration | 4 états · 6 transitions | ✓ SVG | |
| SysML (BDD, IBD, Séquences…) | BDD, IBD turbine, séquences, contexte, acteurs, paramétrique, exigences | 7 diagrammes SysML | ✓ SVG | |
| Matériel & Exigences | Tableau matériel technique + diagramme d'exigences R1–R8 | HTML tables + SVG | ✓ Modals | |
| Interfaz y visualización | Dashboard latéral | Panneau repliable avec KPIs, contrôles, journal d'événements | 400px · responsive mobile | ✓ Toggle |
| Graphique temps réel | Chart.js : puissance vent, ville, SOC moyen (30 derniers points) | Chart.js line · 3 datasets | ✓ 1s/tick | |
| Journal d'événements | Log en temps réel : pannes, météo, basculements, réparations | logEvent() · scroll auto | ✓ Temps réel | |
| Formules KaTeX | Rendu mathématique des équations dans les détails de calcul | KaTeX 0.16.8 | ✓ CDN | |
| Simulación | Boucle principale | requestAnimationFrame → updateSimulation(dt) → render() | 60 FPS cible · dt borné [0.0001, 0.1] | ✓ Actif |
| Véhicules autonomes | Voitures avec feux, clignotants, freinage, évitement collision | createVehicle() · AI locale | ✓ Temps réel | |
| Feux tricolores | Cycle 20 s : 8s Z vert → 2s Z jaune → 8s X vert → 2s X jaune | trafficCycle % 20 | ✓ Synchronisé | |
| Particules d'énergie | Cylindres lumineux le long des câbles pour visualiser les flux | updateFlow() · additive blending | ✓ Dynamique |