Luis Fabiano Automação de Sistema 21/ago/2008 · PDF fileA B B G r o u p-2-2-S e p-0 8 Sistemas de automação de subestações Típico sistema de automação elétrica em indústrias

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Automação de Sistema Elétrico - IEC61850 com SCADA

Luis Fabiano21/ago/2008

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Sistemas de automação de subestações

� Típico sistema de automação elétrica em indústrias

CLP

CLP CLP CLP

Automação de Processos



RS232RS232

Protocolo Protocolo ProprietProprietááriorio

Conversor RS232/RS485

Concentrador de

comunicação

RS485RS485

ModbusModbus

LT AÉREA 69kV

LINHA 2

LT AÉREA 69kV

LINHA 1 TF-01 TF-02 TF-03

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Funcionalidade da automação elétrica

� Medição remota de valores do processo

� Aquisição remota de estados do processo

� Controle remoto de objetos controláveis

� Proteção e monitoramento com acesso remoto

� Análise de faltas e distúrbios

CB

�

�

Informação paramanutenção

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Características da automação elétrica

� Gerenciamento de todo o sistema

� Baseado em componentes padronizados

� Tecnologia de uso comprovado

� Funcionalidade e arquitetura expansíveis

� Medição remota de valores do sistema

� Aquisição remota de estados do sistema

� Controle remoto de objetos controláveis

� Menos impacto ao processo devido à redução de desligamentos

� Maior segurança operacional

� Melhoria de acesso aos dados das subestações

� Decisões rápidas com dados mais precisos

� Redução de tempo para localizar e resolver problemas

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Benefícios e perspectivas operacionais

Principal interesse relacionado ao retrofit de SEs ou novas e modernas SEs:

• A : Menos impactos ao processo devido à redução de desligamentos

• B: Decisões rápidas com dados mais precisos

• C: Melhoria ao acesso de dados em SEs 62

6364656667686970

%

A B COperational Benefits

Referência: Newton- Evans Market Research Study

Benefícios operacionais

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Benefícios e perspectivas operacionais

Principal interesse relacionado ao retrofit de SEs ou novas e modernas SEs:

• A : Redução de tempo para localizar e resolver problemas

• B: Redução de custo de manutenção em equipamento primário

• C: Redução de custo de manutenção de equipamentos de proteção e controle

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A B C

Financial Benefits

Referência: Newton- Evans Market Research Study

Benefícios financeiros

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Sistema baseado em solução centralizadaCentro de Controle

Nível de controle remoto

Nível de estação

Nível de bay

Nível de comunicação remota

Nível de processo

WEB IHM integrado

Diagnósticos

IEC 60870-5-101, IEC 60870-5-104

IEC60870-5-101/-104

Barramento de estação IEC 61850-8

Dispositivos de bay (IED)

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Sistema baseado em solução distribuída

� Soluções distribuídas para todos os tipos de aplicações

� Principais características� Dispositivos de estação distribuídos

� Funcionalidade e arquitetura escalonáveis

� Arquitetura desde simples atéredundante

� Funções básicas e avançadas

� Aplicável em grandes sistemas� Grande número de IEDs

� Elevado desempenho

� Flexibilidade extremamente elevada� Funcionalidade

� Topologia de comunicação

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Funcionalidades básicas

Seqüência de eventos

Alarmes

Supervisão do sistema Supervisão deequipamentos

Medições

Controle

Operação segura

Lista de bloqueios

Gerenciamento dousuário Calendário

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Funcionalidades avançadas

Parametrização do IEDManuseio de Oscilografia

Análise de oscilografia

Tendências

Coloração de barradinâmica

Seqüênciaautomática

Contagem de trip

Alarme externo

Relatórios de medição

Rejeição de carga

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Interface amigável com operação segura

1. Selecione o objeto

2. Selecione abrir e fechar3. Selecioneexecutar/cancelar

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Norma IEC61850 para automação de subestações

��

��

��

��

Proteção1

Proteção1

Proteção2

Proteção2

EstaçãoGateway

Funções centrais

IHM

Interface Processo Interface Processo Interface Processo

MVB,CAN outros

Proteção& Controle

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Norma IEC61850: exigências de mercado

� Sistemas de Automação de Subestações com IEDs e comunicação serial têm sido muito bem aceitos no mercado (ABB já entregou 5000 sistemas)

� Dispositivos numéricos com comunicação serial de diferentes fabricantes possuem dificuldade em ser combinados em um sistema como em arranjos antigos (eletromecânicos) devido a falta de um padrão (apenas com um esforço não econômico)

� O mercado altamente competitivo, global, exige uma norma� performance competitiva� redução de custo

� Tanto fornecedores quanto concessionárias são empresas globais e exigem integração

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Norma IEC61850: exigências de mercado

� O mercado global� necessita de uma norma global� padrão que suporte todas as filosofias de operação e concepção

� Combinação de dispositivos� pelo menos da maneira como cabos de cobre

� Redução de custo� pela competição� por funções mais inteligentes

� Redução de custo� para investimentos� operação e manutenção

� Padrão aberto, à prova de futuro� para salvaguardar os investimentos� com relação aos fornecedores e melhoria da tecnologia� para futuras extensões de bays ou funções

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IEC61850: Modelo de Dados

� Modelo real para modelo abstrato

Dispositivos reais na subestação

Map

aRede

TCP/IPMMS

SCSM, i.e.61850-8-1

61850-7-2Serviços

61850-6Arquivo configuração

Mun

do r

eal e

ncap

sula

do

...

(Mundo virtual)

LNLNLNLN

Position

Mode

XCBR1

Logical device (Bay)

Virtualização

61850-7-4 “data”(Posição)

61850-7-4 “logicalnode” (disjuntor)

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IEC61850: Modelo de Dados

� Objetos típicos aos engenheiros de sistemas elétricos

Tecnologia primária (Switchgear)

Tecnologia secundária(Automação de subestações)

PTOC

XSWIXSWI

SIMG

XCBR

SIMG

PTRC

CSWI

CSWI

CSWISIMG

TVTR

TCTR

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Arranjo de subestação convencional

� Histórico

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Arranjo de subestação com automação

� Evolução

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Arranjo de subestação com IEC61850

Controle remoto(NCC)

Nível Bay

Nível Processo

Nível Estação

Barramento Estação ou Interbay (LAN)IEC61850-8-1

Barramento Processo (LAN)IEC61850-9-2

Computadorestação

EstaçãoGateway

Proteção

Interface Processo

ControleProteçãoControle Controle &Proteção

Interface Processo Interface Processo

SMS & PCMTCP/IP LAN

Escritório� Revolução

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Sistemas de automação de subestações

� Típico sistema de automação elétrica em indústrias

RS232RS232

Protocolo Protocolo ProprietProprietááriorio

Conversor RS232/RS485

Concentrador de

comunicação

CLPRS485RS485

ModbusModbus

NOTA: Rede de engenharia (parametrização, oscilografia, etc) ?

Sincronização de tempo (GPS) ?

Interface de controle ?

Protocolo (?)Protocolo (?)

LT AÉREA 69kV

LINHA 2

LT AÉREA 69kV

LINHA 1 TF-01 TF-02 TF-03

Networ k PartnerSSLTA 88 SRS485M SREDU/MSRS485M

RS232 RS485 RS485SERVICE

1MRSC60029 1MRSC60028 1MRSC60028 1MRSC60028 1MRSC60028 1MRSC60028 1MRSC60028

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Ethernet: Maior capacidade e melhor desempenho

� Comunicação serial x ethernet

ETHERNET100 Mbits

IEC61850Info - Reports

IEC61850GOOSE

IEC61850SNTP

IEC61850Parametrização

IEC61850Oscilografia

Comunicação serial baud rate: 9600/19200/38400 bps

Modbus/DNP3.0Proprietários

SCADA

Param. & Oscilo

Sincronização

SCADA Param. & Oscilo

Sincronização

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Rede de automação, engenharia e sincronismo

� IEC61850 em anel

GPS

SCADAEngenharia

SWITCH SWITCH

SWITCH SWITCH SWITCH SWITCH SWITCH

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IEC61850: Comunicação Vertical

GatewayEstaçãoComputador

HMI

Controle Proteção Proteção & Controle

Controle Proteção


Nível estação

Nível de bay

Nível de processoSEs (Equipamentos, Processo)

Estação de controle para NCC

Cabos paralelos(vertical)

Cabos paraleloshorizontal ?

IEC 61850

Exemplos:Comandos

EventosComunicaçãovertical serial

“Aspirador de pó”

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IEC61850: Comunicação Vertical


HMI


Controle Proteção


Nível estação

Nível bay

Nível processo


IEC 61850

Exemplos:Comandos

EventosComunicaçãoVertical serial


Exemplos:Amostras

TripsPosições

SEs (Equipamentos, Processo)

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IEC61850: Comunicação Horizontal


HMI


Controle Proteção


Nível estação

Nível bay

Nível processo


IEC 61850

ComunicaçãoHorizontal serial

Exemplo:Bloqueios

DesbloqueiosEstados

ComunicaçãoVertical serial

IEC 61850

SEs (Equipamentos, Processo)

ComunicaçãoVertical serial


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Modernização de painéis existentes

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Incidência de arcos elétricos

� Maior exposição a riscos e acidentes

Com operador manuseando chaves de manobra, 65%

Sem operador,25%

Com operador em frente a uma porta fechada, 10%

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Riscos em eletricidade

� Eletricista deve estar apto a identificar e quantificar o perigoe utilizar ferramentas, equipamentos e procedimentos adequados

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Modernização de painéis existentes

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Justificativas para a automação elétrica

� Modernização de painéis, cubículos, etc

� Modernização de subestações

� Ampliação de subestações

� Integração de relés numéricos existentes: automação

� Desenvolvimento de automatismos

� Uso e adequação à Norma NR-10

� Diminuição de custos de operação, manutenção

� Melhoria de desempenho do sistema ou subestação

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