09 00 Denise Felipe Smart_Metering Aptel2009-1

Medição Eletrônica Inteligente

Denise P. Felipe

09-09 1 - Landis+Gyr - Smart Metering - Medição Inteligente

Medição Inteligente – Smart Meteering

Sem a medição eletrônica não poderíamos falar em medidores/redes inteligentes e eficientes.

Objetivo:

+Consumidores de energia – Ter melhor compreensão sobre o uso racional da energia no seu dia-a-dia.

+Empresas distribuidoras de energia - Ter uma ferramenta efetiva de como monitorar e gerenciar as suas redes de distribuição e ainda ter um entendimento mais amplo de como melhor prestar serviços ao consumidor.


Medição Inteligente

Empresas distribuidores de energia

+ Melhorar a visibilidade do consumidor quanto ao seu comportamento de consumo, oferecer tarifas diferenciadas , etc.

+ Trabalhar com mais eficiência quanto a performance de sua rede, identificando faltas no sistema como interrupções, perdas técnicas e não técnicas como o roubo e a fraude.

+ Introduzir funções remotas de leitura, corte e religamento, melhorando substancialmente a sua receita e eficiência operacional.

+ Atuar como fornecedoras de serviços, além da energia propriamente dita, por estarem mais próximas dos consumidores.


Medidores Inteligentes

+ Informações – Além da energia ativa (kWh) podem fornecer informações de

energia reativa, demanda, valores instantâneos e outros.

+ Comunicação e controles

– Os medidores inteligentes podem ser dotados de módulos de comunicação uni e bi-direcionais, permitindo-se receber sinais que trabalham com tarifas diferenciadas, controlar a demanda, ligar e desligar, identificar alterações indevidas nos circuitos de energia e até proporcionar mensagens da distribuidora para o consumidor.


Medidores Inteligentes

+ Soluções de comunicação Pode-se comunicar com um medidor inteligente, usando-se várias tecnologias, cada uma com suas vantagens e desvantagens. Vamos separá-las em dois blocos:

– Soluções sem fio – Wireless

– Soluções com fio - Wired


Soluções de Comunicação sem Fio – Wireless

+ ZigBee - 2,4GHz – 115 kbps – Infinita unidades - IEEE802.15.4

+ WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) -

IEEE 802.16 – 2,4GHz – 1Gbps – Raio 50km

+ Wi-Fi – 2,4GHz – 11Mbps – Infinita unidades - IEEE 802.11

+ Bluetooth – 2,4 GHz – 0,721Mbps – 8 dispositivos - IEEE802.15.1

+ Radio Mesh – Spread spectrum short ou long range

+ GPRS – General Packed Radio Service

+ 3G Celular


Soluções de Comunicação com Fio - Wired

+ RS485

+ RS232+ PSTN (modem linha fixa)

+ Ethernet

+ PLC – BPL (Broadband over Power Line ) – Urbano (MT/BT) – Soluções

proprietárias / IEEE P1901 / HomePlug Alliance (HD-PLC Panasonic)

– NB (Narrow band) – Urbano (BT) – Soluções proprietárias / IEC 61334 (PLAN) / PRIME (Powerline Intelligent Metering Evolution - Iberdrola Espanha)

– UNB (Ultra narrow band) – Rural (MT/BT) – Soluções proprietárias / EN50055 (Cenelec) / IEC 61000-3


PLC – Aplicações (Performance x Cobertura)

Data rate

Network LevelHAN NAN WAN Backend

1 Mbit/s

100 Mbit/s

1000 Mbit/s

100 kbit/s

10 kbit/s

1 kbit/s

BPL (Broadband over Powerlines)

NB-PLC (Narrowband)

UNB-PLC (Ultra-Narrowband)


Gridstream Concept


A Suíte de Soluções Gridstream


Medidores Gridstream Comunicação Gridstream Software Gridstream Gestão de Rede Gridstream

+ Suíte de medidores multi-energia que inclui energia elétrica, gás, aquecimento e resfriamento dentro da rede de medição residencial, comercial e industrial .

+ Sistemas de medição pré-pago para proteger a receita das concessionárias e melhorar seu relacionamento com os clientes.

+ Ferramentas de Gestão Pessoal de Energia para envolver os consumidores.

+ Gama completa de opções de comunicação de duas vias sobre PLC, GPRS, PSTN e Ethernet.

+ Capacidade de ler os medidores remotamente, sistemas de controle de distribuição, dinâmica, atualização do sistema em tempo real e resposta à demanda.

+ Padrões abertos de comunicação que são flexíveis e à prova do futuro.

+ Aplicações comprovadas que abrangem a leitura de medidores, controles, sistema de operação e gestão de dados de valor agregado .

+ Arquitetura aberta para fácil integração com o software existente da concessionária e sistemas de gerenciamento de dados.

+ Ferramentas de análise adaptadas para usar em faturamento, finanças, serviço de atendimento ao cliente, operações e planejamento de distribuição

+ Nossas soluções oferecem as concessionárias visibilidade e controle dos dispositivos das redes de distribuição de energia elétrica, gás e água.

+ Aumenta conhecimento do status da rede, melhora a confiabilidade e eficiência da manutenção.

+ Nossas soluções permitem as concessionárias moldar as curvas de carga e reduzir picos.

• Ampla gama de serviços de medição avançada baseados no nosso profundo conhecimento e experiência.• Solução de planejamento e projeto para satisfazer as necessidades de gestão de energia e de melhoria em processos.

Serviços Gridstream• Serviçoes de implantação eficiente e treinamento de alto nível.• Serviços de operação e suporte local garantem alta disponibilidade e usabilidade. • Suporte durante todo o ciclo de vida da suíte de soluções Gridstream.

Equipamentos para Medição Inteligente


SAGA1000SYSTRAFO MTIND

UST

RIA

L

SAGA2000 SAGA1500SYSTRAFO BTCO

MM

ERC

IAL

PLC/RF MASH

COMMANDCENTER

RES

IDEN

TIA

LST

AN

DA

LON

E

SGP+M

COMMANDCENTER

RES

IDEN

TIA

LSY

STEM

S

PLC

COMMANDCENTERR

UR

AL

Medidor residencial com mostrador RF

+ Model

+ Uma solução simples e independente (stand-alone), não há necessidade de concentradores;

+ Radio com porta ótica protocolo ABNT

+ Atualização do TLI a cada 1 kWh ou a cada 1 min.;


TLI com RFE34A

Rádio com Porta Ótica

ABNT

AMPLA - Conjunto RF/TLI/E34

+ Caixa metálica



+ Caixa metálica – Posição do rádio e saída da antena



+ Cliente A – Casa de Festas Infantis - Instalação



+ Cliente A – Casa de Festas Infantis – Instalação TLI



+ Cliente A – Casa de Festas Infantis– ANTES: Consumo médio mensal inferior a 100kWh

– APÓS: Consumo em 20 dias = 2.565kWh (130kWh/dia)


TS1 TS2PLC

RF Mesh

Perdas Não

Técnicas

RF / PLC

Gridstream Comunicação

18 - Landis+Gyr - Gridstream PLC e RF Mesh

SGP+M

TS1 e TS2 – Power Line Carrier


100% Funcionalidade AMI+ TS1:

– Leitura diária

– Detecção de roubos de energia.

– Conectividade “24/7/365”

– Detecção de “Outage” (apagões)

– Verificação de restauração do serviço

– Fácil instalação

– Longo alcance, através de transformadores. BT e MT

+ TS2

– Corte e Religa remoto

– Tarifa horária (TOU)

– 100% controle e comando

– Administração remota

– Soluções “Multi-Utility”

– Sistema de Pré-Pago


AMI: Advanced Metering Infrastructure

+ Tecnologia UNB

+ Sinal invisível ao transformador+ Não necessita de repetição do sinal

+ Monitoramento da presença tensão

+ Notificação de faltas em apenas 15 minutos e restauração de energia em 5 minutos

TS1


Comunicação

+ Transmissão continua UNB – Ultra Narrow Band.

+ 6000 freqüências entre 5,0015 Hz e 14,000 Hz – incremento de 0,0015 por canal.

+ Diferentes pacotes de dados, sendo que o tempo de transmissão dos pacotes varia de 13,9 até 27,2 horas, dependendo da quantidade de dados.

+ Cada bit é transmitido em 2000 segundos, aproximadamente 33 minutos. O sinal é modulado na corrente sob uma freqüência de 120Hz.

+ Sendo assim o sinal de comunicação é capaz de passar através do filtro passa-alta dos transformadores.


Pacotes de dados

Tempo de Envio Pacote de Dados

18,3 hrs kWh e demanda mínima.

27,2 hrs kWh, demanda mínima, além do valor de pico da demanda.

27,2 hrs kWh, demanda mínima, além da contagem de faltas de energia.

13,9 hrs kWh

18,3 hrs kWh e valor de pico da demanda.

27,2 hrs kWh, valor de pico da demanda, além da contagem de faltas de energia.


+ Plug-and-Play

+ Corte/Religamento Remotos+ Parametrização Remota

+ Leituras Instantâneas+ Tarifação Diferenciada

TS2


Comunicação Downstream (Central Medidor)

+ Configuração– Pacote de dados

– TOU

+ A taxa de transmissão de dados downstream utilizada pelo TS2 é 200 ms por bit ou aproximadamente 5 bps.– O envio de comandos acontece em regime Broadcast (todos recebem as

mensagens).

+ A bi-direcionalidade permite ao TS2 funções adicionais como: Dados diários de kW; Tarifação diferenciada com 4 postos tarifários; Dados de interrupções momentâneas e de longas faltas de energia; Além de realizar corte/religamento remoto.


Comunicação Upstream (Medidor Central)

+ Transmissão continua UNB – Ultra Narrow Band.

+ 9000 freqüências entre 970,000 Hz até 1006,000 Hz– incremento de 0,004 Hz por canal.

+ Cada bit é transmitido em 1200 segundos, aproximadamente 20 minutos. O sinal é modulado na corrente sob uma freqüência de 120Hz.

+ Esta taxa de transmissão maior permite ao TS2 enviar um relatório inteiro em um período de tempo inferior a um dia (21 horas), possibilitando relatórios diários.


Equipamentos necessários na Subestação

+ TCU (Transformer Coupler Unit)– Transformador padrão 120/208 V 75 kVA– Pedestal ou Poste– Consumo de somente 1500W

+ SPU (Substation Processing Unit)– 9000-44000 canais de capacidade– Aplicação para TS1 e TS2. – Suporta até 6000 e 46400 pontos.– Comunicação padrão Ethernet


Concentradores de Dados

SPU – Substation Processing Unit

SPU 1000: Aplicação para TS1, suporta até 6000 transmissores TS1.

SPU 2000: Aplicação para TS2, suporta até 9000 transmissores/receptores TS2.

SPU3000: Aplicação para TS1 e TS2 suporta 6000 transmissores e 46400 transmissores /receptores respectivamente.


Medidores

+ Conexões:– Monofásico 2 ou 3 fios (E22A ou E23A)– Bifásico (E34A)– Trifásico (E34A)

+ Comunicação serial entre o medidor e módulo– Não existe possibilidade de erros de inconsistência.– Simplicidade na programação dos módulos. Não

necessita programação de variáveis.– Não permite incoerência dos dados e programação

errada dos módulos.– Estes erros existem apenas em sistemas com

contagem de pulsos dos medidores.


Comunicação Modular

+ Medidor independente do módulo de medição– Facilidade de manutenção.

– Reaproveitamento.

– Redução de estoque.


• Projeto de Smart Grid

• Parceiros:1. APTEL2. CEMAR3. IBM4. Panasonic5. Landis+Gyr

Projeto Barreirinhas


Serial I/F

AC110V

MonitoringPasso 2

Serial I/F

Passo 1

HD-PLCModule



Serial I/F

AC110V

Monitoring

HD-PLCMódulo


ControleMax.15 Medidores

Passo 3


Sinal serialTransformador (MT->BT)

Ponte HD-PLC

Média Tensão

SerialRede AC

SerialSinal serialRede AC

ControleMax.15 Medidores

4 x 15 medidores

Fibra óptica

Medidor com módulo HD-PLC

ONU



• Gerenciamento de energia• Anti-fraude / corte-religa• Serviços de Internet e Monitoramento

Adaptador HD-PLC

FTTH

ONU

Concentrator/Gateway

Roteador

Módulo HD-PLC

Internet


AMR & PLC – Medição predial

AMR: Automatic Meter Reading

• Gerenciamento de energia / anti-fraude / corte-religa

Transformador (MT->BT)

SGP+M com12 medidores

Média Tensão

Fibra óptica

Sinal Ethernet

Terminal IndividualLeitura

Medidores (12pcs)

Tecnologia HD-PLC

Módulo

AMR & PLC – Sistema de Gerenciamento de Perdas de Medição

36 - Landis+Gyr - Gridstream PLC e RF Mesh AMR: Automatic Meter Reading

RF Mesh


Lo Único Constante es el Cambio:

RF MESHDinâmica

3 de Maio de 2006 12h03(Outono) 11 de Nov. de 2005 12h03(Primavera)

+Dinamismo REAL (o nó toma a decisão).+Fluxo de dados constante.+Solicitações não-progamadas podem ser regulares ou urgentes.+Alarmes de fraude e falta de energia são enviados como alta prioridade pelos

medidores.+Redundância de dados distribuída e gerenciável.

Rede Dinâmica


Até 20.000 medidores por coletorAcesso de leitura e

comando a qualquer ponto do sistema em menos de 1 minuto

Distância entre rádios 200 - 350 metros

Resolução No 506 – ANATEL

902-907,5 e 915-928 MHz

159 canais

Spread Spectrum

Topologia da Rede AMI


AMI: Advanced Metering Infrastructure

Utilinet


O que é UtiliNet?

+ Uma rede RF inteligente que combina espalhamento espectral, transferência de pacotes de dados interligados e arquitetura Mesh para proporcionar uma solução wireless robusta, confiável e certificada conforme Resulação 506 da Anatel.

ArquiteturaMesh

Espalhamento Espectral

PacotesInterligados

UtiliNet

Rede RF Mesh bidirecional

RF MESH dinâmica

RF MESHDinâmica

11 de Nov. de 2005 12h03 (Primavera)3 de Maio de 2006 12h03 (Outono)

Varredura dos Vizinhos

Quem está ai?

Olá, minha localização e timestamp

são …


são …

Olá, minha localização e timestamp são

…


são …

Troca de Dados

A

D

B

E

F

C

Tickle 1Tickle 2

Tickle 3

Tickle 4

Tickle-Ack

Tickle-Ack

Roteamento Dinâmico

A

D

B

E

F

C

G

Anatel: Resolução 506

Implantação Flexível

Propicia à distribuidora supervisionar os equipamentos, além da automação do sistema de potência.

Componentes do Sistema

+ Series III Integrated WanGate Radio (IWR)– Access Point (Headend)– Interface com RTUs– Repetidor/Roteador– Montagem Indoor– 12/24 VDC Input– Portas RS-232/485 e ETH– AES 256 bit key– Potência RF ajustável

• 10 to 30 dBm

Componentes do Sistema

+ Series III WanGate Radio – Access Point (Headend)– Interface com RTUs– Repetidor/Roteador– Montagem Outdoor/Poste– 120/240 VAC ou 12/24 VDC– Portas RS-232/485– Bateria c/ autonomia 8hrs– AES 256 bit key– Potência RF ajustável

• 10 to 30 dBm

Automação da Distribuição

Equipamentos• Monitor de Falta• Religador/Chave

Seccionadora• Banco de

Capacitores• Regulador de

Tensão

Fornecedores• Allen-Bradley• Beckwith Electric Co.• Bridges Electric Inc.• Cleveland/Price Inc.• Cooper Power Systems• Gridsense• Joslyn/Fisher Pierce• Reliatronics Inc.• S&C Electric Co.• Schweitzer Engineering

Laboratories• Sutron Data Logger• Syprotec Hydran Monitor• Vista

Protocolos Compatíveis (DCW):

– DNP - ModBus– PGE2179 - ASCII– S4 - ABB– PSI - UtiliNet

CHK/Gridsense– Syprotec– Sutron

Smart Grid SolutionsPiloto StatSignal

Elektro – Escopo do Projeto

+ Instalação de 100 Endpoints incluindo medidores C&I, assim como 2 coletores de dados

+ Estudo da propagação do sinal RF através de diferentes obstruções

+ Simulação de gargalos de comunicação

+ Avaliação do comportamento do sistema na área de intersecção quando um coletor for desligado

+ Qualidade de Energia+ Informações Diárias: Curva de

Carga


Palavra Chave: Mudança de Processo

Smart Grid SolutionsPiloto UtiliNet

Elektro – Escopo do Projeto

+ Automação de religadores utilizando RTUs Pextron com protocolo DNP 3.0

– Envio de telecomandos

– Transmissão de dados via porta transparente

– Análise do tempo de resposta

– Monitoramento e supervisão transparente via “E3 – Elipse”


Palavra Chave: Mudança de Processo

Projeto Piloto Elektro (Campos do Jordão)

~3,5 km

~3,5 km

UtiliNet/Elektro: RL CJO 02930

UtiliNet/Elektro: Repetidor/Roteador RF

UtiliNet/Elektro: SE Campos do Jordão

Obrigado


Denise Perretti [email protected]

Gridstream SGP+MSistema de Gerenciamento de Perdas e Medição


SoftwareParceiros

SoftwareParceiros

SoftwareParceiros

FieldService SMCManager

Web DataViewer Easy2Work

SGP+M SYSTRAFO

Grid stream SGP+MMedição do Grupo B (Baixa Tensão)


Grid stream SGP+MMedição do Grupo B (Baixa Tensão)

+ No SGP+M a exteriorização da medição provê uma medição remota (protegida), menos susceptível a manipulação direta, e protegida pelos recursos de alarme do SGP+M;

+ A medição exteriorizada é utilizada para o faturamento e o registrador do medidor é enviado periodicamente ao Terminal de Leitura Individual (TLI).

+ Tradicionalmente, existe apenas um ponto de medição.


Gridstream SGP+MCom TLI (Terminal de Leitura Individual)


CS = 12 usuáriosCP = 1024 usuáriosCS TLI: RFCS CP: RS485 ou RFCP Command Center: PSTN ou GPRS

Gridstream SGP+MMedição do Grupo B (Baixa Tensão)


Gridstream SYSTRAFOMedição do Grupo B (Média Tensão)


Grid stream SYSTRAFOMedição do Grupo B (Média Tensão)


Grid stream SYSTRAFOMedição do Grupo B (Média Tensão)


Obrigado


Denise Perretti [email protected]

Documents

09 00 Denise Felipe Smart_Metering Aptel2009-1