Projeto do Sistema de Medição Sincronizada

de Fasores do SIN

Ciclo de Palestras sobre

Medição Fasorial

29 de fevereiro de 2008

ONS – Rio de Janeiro

Rui Menezes de Moraes

Héctor Andrés Rodriguez Volskis

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Projeto SMSF - SIN

Motivação

• Aumentar a confiabilidade do SIN utilizando tecnologia de medição sistêmica para monitoramento e controle

• Atender recomendação dos relatórios de análise dos blecautes de 1999 e 2002

Objetivo

• Implantar uma infra-estrutura de medição sincronizada de fasores, robusta, com disponibilidade adequada, segura e com ferramentas para:� Registro e análise do desempenho dinâmico do SIN (Projeto 6.2)

� Melhoria da estimação de estado e supervisão em tempo real (Projeto 11.11)

3

Projetos no ONS

Projetos incluídos no Plano de Ação do ONS (2007-2009)

• Para aplicações off-line:� Projeto 6.2 – Implantação do Sistema de registro de fasores

O objetivo principal é instalar um sistema de PMU para registro do desempenho dinâmico do SIN durante perturbações sistêmicas

Este sistema deve considerar os requisitos necessários para permitir a implantação das aplicações de tempo real

• Para aplicações em tempo-real:� Projeto 11.11 – Aplicação da Tecnologia de Medição Fasorial

para Suporte à Decisão em Tempo Real

O objetivo principal é utilizar a medição fasorial para melhoria dos estimadores de estado e desenvolvimento de novas ferramentas para supervisão de grandezas em tempo real

4

SuporteRegulatório

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Resolução ANEEL-170/2005

Responsabilidades do ONS• Reavaliar a arquitetura do Sistema de Medição Fasorial e os

requisitos de telecomunicação (Concluído)

• Reavaliar os requisitos, a quantidade e a localização das Unidades de Medição Fasorial - PMU e demais equipamentos associados, a serem implantadas nas instalações dos Agentes (Concluído)

• Definir o cronograma e coordenar a implantação das PMU nas instalações dos Agentes (Em execução)

• Especificar, adquirir e colocar em operação a Central de Coleta de Dados (Concluída a especificação)

• Coordenar a homologação das PMU, por meio de ensaios em laboratório independente, de forma a garantir a manutenção das características sistêmicas do Sistema de Oscilografia de Longa Duração (Em execução)

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Resolução ANEEL-170/2005

Responsabilidades dos Agentes

• Caberá às concessionárias e autorizadas adquirir, instalar, operar e manter as PMU, bem como prover os meios de telecomunicação para a disponibilização das medidas na Central de Coleta de Dados no ONS, atendendo os requisitos técnicos, especificações e cronogramas definidos pelo ONS (A ser iniciado)

Viabilização

• O custo dos equipamentos e das atividades seráconsiderado, após auditado pela ANEEL, nas revisões periódicas das receitas anuais permitidas, nas respectivas tarifas ou no custo dos serviços de operação, conforme cada caso

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Etapas do Projeto

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Etapas

1. Definir a arquitetura do Sistema de Medição Fasorial e os requisitos de telecomunicação

• Especificar a arquitetura mais adequada para o SMSF-SIN

• Especificar os requisitos mínimos dos canais de telecomunicação

2. Definir os requisitos, a quantidade e a localização das Unidades de Medição Fasorial - PMU e demais equipamentos associados

• Especificar os requisitos mínimos das PMU para o SMSF-SIN

• Especificar os requisitos mínimos dos Concentradores de Dados Fasoriais das Subestações

• Especificar os requisitos mínimos dos Concentradores de Dados Fasoriais do ONS - CDC

• Definir a metodologia para os ensaios de homologação das PMU

3. Realizar a Certificação das PMU

• Seleção da instituição certificadora (laboratório independente)

• Seleção das PMU a serem ensaiadas

• Coordenação e acompanhamento dos ensaios

9

Etapas

4. Coordenar o cronograma e implantação das PMU nas instalações dos Agentes

• Coordenar o levantamento das necessidades de investimentos em telecomunicação e nas instalações

• Coordenar a elaboração do cronograma de implantação

• Acompanhar o cronograma de implantação

5. Aquisição do CDC

• Realização de processo de licitação para fornecimento do CDC do ONS

6. Fornecimento e instalação do CDC

• Acompanhar o desenvolvimento do CDC

• Coordenar a realização de ensaios de aceitação do CDC

• Coordenar a instalação e comissionamento do CDC no ONS

7. Inclusão das medidas fasoriais no CDC do ONS

• Adequação da infra-estrutura de comunicações do ONS

• Inclusão das medidas disponibilizadas pelos Agentes no CDC do ONS

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Etapas

8. Definição dos pontos de medição para aplicações em Tempo Real

• Realizar estudos para determinar a necessidade e localização de PMU adicionais para aplicações na operação em Tempo Real

9. Inclusão das medidas fasoriais no EMS dos Centros de Controle doONS

• Especificar os requisitos dos EMS necessários para a inclusão dos fasores

10. Avaliar a utilização de PMU já em operação

• Levantar a características técnicas das PMU instaladas antes da implantação do SMSF-SIN e verificar sua compatibilidade com os requisitos especificados

11. Especificar e desenvolver aplicações para uso na operação em tempo real

• Avaliação dos aplicativos comerciais, seleção, especificação, aquisição ou desenvolvimento dos protótipos de aplicativos e ferramentas

• Validação dos aplicativos selecionados em ambiente de prova de conceito

• Incluir os aplicativos validados na evolução dos EMS do ONS

11

Arquitetura do Sistema de Medição Sincronizada

de Fasores do SIN

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Requisitos básicos

• Do sistema:� Deve ser flexível – Atender as necessidades do ONS e dos Agentes

� Deve ser expansível

� A segurança de rede deve ser considerada (Agentes e ONS)

• Para aplicações off-line:� A freqüência máxima de oscilação entre áreas é de 2 Hz

� A aquisição e armazenamento dos dados deve ser confiável e suportar falhas nos canais de telecomunicação

• Para aplicações em tempo real:� Uma taxa de exteriorização de 10 fasores por segundo é suficiente

para as aplicações previstas

� A latência do dado não deve ser superior a 2 segundos, para não comprometer o desempenho das ferramentas atuais

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Requisitos das Aplicações

Proteção e Controle Sistêmicos

Monitoramento de oscilações em tempo-

real

Monitoramento de ângulo de fase

Estimação de estado

Monitoramento em tempo-real

Registro de distúrbios de longa duração

Aplicação

Não crítica1 – 5 s10 – 60 SEs de

interligação

Não crítica1 – 5 s1 – 10Barras selecionadas

Não crítica1 – 5 s1 – 10Barras principais

Poucos ciclos

(<150ms)

1 – 5 s

Não crítica

Latência

Crítica(Canais redundantes)

Não crítica

Crítica(Armazenagem local)

Confiabilidade do dado

30 – 120Barras e linhas selecionadas

1 – 10Observabilidade total

10 – 60SEs de interligação

Taxa de Dados

(Fasores/s)

Localização da PMU

14

Largura de Banda e Latência

• Largura de Banda é a quantidade de dados que pode ser transferida em um período de tempo determinado� Também conhecida como velocidade ou baud do canal

• Um modem 14.4K pode enviar e receber 14.400 bits por segundo (bps)

• Um dispositivo Fast Ethernet pode enviar e receber 100.000.000 bps

� A largura de banda efetiva é influenciada por falhas ou ruídos na comunicação, compressão de dados, overhead de protocolo, etc.

• Latência é o tempo que o dado leva para ser transferido de um ponto para outro� Tempo para um bit ou mensagem deixar um ponto e chegar em outro

� É mais significativa para aplicações em tempo-real, controle e proteção • A supervisão visual é insensível para latências inferiores a 300ms

• Para ações de controle a latência especificada deve ser inferior a 10 ms

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Latência na Medida dos Fasores

• Atraso na medição� Tempo decorrido desde o início de uma variação da grandeza medida até que o dado de saída apresente a variação

� Depende do algoritmo utilizado para a obtenção do fasor e a taxa de amostragem utilizada • O mínimo será a taxa de exteriorização dos dados + a janela de medição

� Medidas práticas variam de 2 a 6 ciclos (30 fasores por segundo)

• Atrasos na transmissão e recepção� Tempo decorrido desde o instante que o dado deixa a PMU até ser enfileirado no buffer do dispositivo receptor (PDC)

� É afetado pelo tipo de comunicação, velocidade, formato, tamanho de buffers e a distância• O efeito menos significativo é a distância, uma vez que a velocidade de

propagação é próxima da velocidade da luz

� Medidas práticas variam de 1 a 7 ciclos

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Requisitos de Largura de Banda

Banda requerida conforme Norma C37.118(bit por segundo)

Quantidade de fasoresTaxa de exteriorização(Fasor por segundo)

60

30

10

25.920(32.640)

16.320(23.040)

10.560(17.280)

51.840(65.280)

8.640(10.880)

10

32.640(46.080)

21.120(34.560)

5.440(7.680)

3.520(5.760)

52

NOTAS: Grandezas medidas em ponto flutuanteInclui a medida de freqüência e desvio de freqüênciaInclui um canal digital (16 bits)Valores em parênteses inclui overhead do protocolo UDP

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Protocolos IP

• TCP (Transmission Control Protocol)� Protocolo orientado à conexão, com 3 fases:

• Estabelecimento da conexão

• Transferência dos dados

• Encerramento da conexão

� Overhead de processamento maior

� Monitora a troca de dados e reenvia pacotes perdidos • A recuperação de dados aumenta o atraso

� Mais adequado para aplicações não sensíveis a atrasos (p.e. transferências de arquivos)

• UDP (User Datagram Protocol) � Protocolo simples, baseado em mensagens, sem conexão

� Overhead mínimo

� Não há retransmissão em caso de falha

� Melhor para aplicações em tempo-real

� É compatível com multicasting (transmissão para vários assinantes)

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Arquitetura do SMSF

• Arquitetura em três níveis

• Canais de telecomunicações dedicados para garantia de largura de banda e segurança do sistema

• Fasores em tempo real utilizando protocolo UDP/IP, endereçamento multicast e formato C37.118

• Duas opções de conexão com o ONS: diretamente da SE ou através do CC do agente

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Arquitetura das subestações

• Dados de tempo real das PMU enviados no formato C37.118 com endereçamento UDP/IP multicast� Dados das PMU serão roteados para o SPDC

onde serão alinhados e armazenados

� O Agente pode, opcionalmente, utilizar uma taxa de fasores maior que a do ONS (10 fps)

• A banda total deve considerar:� Os fasores em tempo real para o CDCP/CDCS

do ONS (10fps)

� Os fasores em tempo real para o PDC do Agente (Taxa de exteriorização selecionada pelo Agente)

� Banda adicional reenvio de dados perdidos em tempo real

• O Concentrador de Fasores da Subestação – SPDC é obrigatório para:� Permitir a utilização de diferentes configurações de fasores e taxas de

exteriorização para o ONS ou Agente

� Armazenar os dados fasoriais e responder aos comandos do CDCP/ CDCS para restaurar os dados faltantes quando houver falha de comunicação

PMU nPMU 1

Switch

SPDC

Roteador

...

Canal de

Comunicação

20

Concentrador de fasores na Subestação

Comandos ds PMU:

• Requisiçãoconfiguração

• Parada/partida de envio de fasores

Banco de dados de configuração

Banco de dados de configuração

Concentrador de Fasores daSubestação

SPDC

Concentrador de Fasores daSubestação

SPDC

Banco de dados de fasores - FIFO

Banco de dados de fasores - FIFO

Comandos do SPDC:

• Requisição de configuração

• Partida/parada de enviode fasores

• Requisição de dados faltantes

Fluxo de fasores C37.118:

• Para o ONS (10pps)

• Para o Agente (ex: 30pps)

LAN daSubestação

WAN do SMSF

Fluxo de fasores C37.118:

• De PMU, Relés, DFR, etc.

Alinhamento dos dados

Processamento dos fasores

Armazenamento

Reenvio de dados

Firewalling

Conversor de protocolos

Alinhamento dos dados

Processamento dos fasores

Armazenamento

Reenvio de dados

Firewalling

Conversor de protocolos

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Arquitetura do CC do Agente

• Geral� Quando o dado chega ao

Centro de Controle do Agente éenviado diretamente para o CDC do ONS

� Se o Agente utilizar um APDC, o protocolo multicastencaminhará o dado para o APDC também

• Concentrador de Fasores do Agente (APDC):� O uso do APDC é opcional

� O APDC não concentra os fasores para enviar para o ONS. Ele recebe os dados via protocolo multicast

� O APDC pode ser utilizado para enviar os fasores para o SCADA/EMS do Agente

22

Arquitetura do CDC - ONS

Estrutura em 2 níveis (FEPDC e Master PDC)

• Front-end Phasor Data Concentrators (FEPDC):� Alinha os dados recebidos dos SPDC das diversas SE de acordo

com a etiqueta de tempo e realiza outros processamentos

� Inicia o processo de recuperação dos dados dos SPDC quando ocorre falha nos canais de telecomunicação, enviando a solicitação para o SPDC correspondente

� Armazena os dados recebidos por um período de tempo definido, mantendo a base de dados de fasores em tempo real

• Master Phasor Data Concentrator (MPDC): � Alinha os dados de todos os FEPDC e distribui dados para o

servidor de aplicação para ser utilizado pelo SCADA

• Bancos de dados:� Banco de dados on-line de fasores das PMU

� Banco de dados das configurações e ajustes das PMU

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Arquitetura do CDC

Armazenamento por 5 anos de todos eventos

FEPDC 1

DBDB DBDB

armazenamento dos dados por 15 dias

DBDB DBDB

PMU & EVENT TRIGGERgerenciador de informações

DBDB

Rede de

Comunicações

Base de Dados on-line

Base de Dados Armazenamento

de eventosselecionados

FEPDC 2

FEPDC n

Fluxo de dados C37-118 dos SPDC

Comando para recuperação de dados

Dados alinhados dos SPDC

MASTER PDC

PMU Info & Status

PMU Info & Status

PMU Info & StatusEvent trigger setting

Agente kAgente k

Agente 2Agente 2

Agente 1Agente 1

Aplicações

de Tempo Real

Aplicações

off-line

24

Arquitetura do CDC

Multiport Router

ConsolesFEPDC

Router

IS&R Online DB Event

Archive DB

FEPDC

CNP (To theCC WAN via

the firewall)

Consoles

CNP (To theCC WAN via

the firewall)

PMU Config.

and event

trigger DB

Router Router

To COSR

PMS LANsTo COSR

PMS LANs

IS&R

FEPDCConsole

CNP (To the

CC WAN via

the firewall)

IS&R

FEPDCConsole

CNP (To the

CC WAN via

the firewall)

CC WAN

(By Purchaser)

IS WAN(By Purchaser)

FirewallFirewall

Data

Warehouse

SCDC PCDC

PDP

SHP

Corporate Network

Application

Server

Application

Server

ApplicationServer

Application

Server

UI Server IS&R

EUSS

IS&R • PCDC� Primary Central Data Concentrator

• SCDC� Secondary Central Data Concentrator

• FEPDC� Front-End Phasor Data Concentrator

• PDP� Program Development Platform

• SHP� System Homologation Platform

• IS&R� Information Storage and Retrieve

System

• CNP� Communications Network Processor

• EUSS� External Users Support System

• UI Server� User Interface Server

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Transferência de dados no PCDC & SCDC

Sync Phasor Data

C37.1

18 S

tream

Requ

este

d S

tore

d D

ata

Sto

red D

ata

Req

ue

st

SERVICE BUS

PRIMARYCDC

C37.1

18 S

tream

Requ

este

d S

tore

d D

ata

Sto

red D

ata

Req

ue

st

SECONDARYCDC

SCADA

EMS

Phasor Applications

Phasor Applications

Phasor Applications

ICCP

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Principais vantagens da Arquitetura

• Flexibilidade � Permite a utilização de diferentes taxas de exteriorização de fasores

� Duas alternativas de conexão para envio de dados para o ONS

� Uso opcional do Concentrador de Dados do Agente

� Os dados das PMU podem ser enviados diretamente para outra subestação ou Centro de Controle sem a necessidade de passar pelo SPDC (Permite aplicações em tempo-real)

• Confiabilidade� Suportabilidade para falhas de hardware & software

� Os dados são armazenados de modo seguro

� O SPDC permite suportar falhas nos canais de telecomunicação sem perda de dados

• Escalabilidade� Estrutura projetada para ser expansível, devendo permitir o aumento do número de PMUs

para a tender à expansão do SIN ( uso de múltiplos FEPDCs)

• Baixa latência� A utilização da tecnologia “multicast” reduz a banda necessária e minimiza a latência.

27

Requisitos de Telecomunicação

28

Tráfegos na rede

Rede IP privada com 3 tipos de tráfego:

•Tráfego em Tempo-Real – RT� Latência máxima de 2 segundos

� Dados transmitidos 24 horas por dia, 7 dias na semana

� Determina a banda do canal

•Tráfego Offline – OL� Não possui requisito de latência

� Dados transmitidos apenas quando solicitados pelos CDCP/CDCS

� Necessita alta confiabilidade

•Tráfego de controle – CT� Bidirecional com baixa largura de banda

SPDC

PMU PMU

Router/Switch

Router/Switch

Router/Switch

ACDC

(optional)

Router/Switch

ONS WAN

ONS COSR

Local Area Network

Agent Control Center

Local Area Network

Substation

Local Area Network

Router/Switch

PCDC

Router/Switch

ONS CNOS

Local Area Network

SCDC

Router/Switch

ONS COSR

Local Area Network

LINK A

LINK B

Latência máxima: 200ms

Confiabilidade: 99,7%

Latência máxima: 100ms

Confiabilidade: 99,9%

29

Tráfegos na rede

SPDC-CTRL2

SPDC-CTRL1

PMU-CTRL2

PMU-CTRL1

SPDC-SD2

SPDC-SD1

SPDC-RT2

SPDC-RT1

PMU-RT

NOME

unicastTCP/IPOL����CDC-ASPDC

unicastTCP/IPOL����CDC-ONSSPDC

multicastUDP/IPRT����CDC-ONSSPDC

����

����

����

����

����

����

DIR

unicastTCP/IPCTCDC-ONSSPDC

unicastTCP/IPCTCDC-ASPDC

CT

CT

RT

RT

TIPO

unicastTCP/IPCDC-APMU

unicastTCP/IPSPDCPMU

multicastUDP/IPCDC-ASPDC

multicastUDP/IPSPDCPMU

ENDEREÇAMENTOPROTOCOLOPARADE

PMU Unidade de Medição FasorialSPDC Concentrador de Dados da Subestação

CDC-A Concentrador de Dados Central - AgenteCDC-ONS Concentrador de Dados Central - ONS

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Extensão da Norma C37.118-2006

Send SPDC buffer data defined by 16 bytes in extended frame

1001

Extended frame.1000

Send SPDC CFG-2 file.0101

Send SPDC CFG-1 file.0100

Send SPDC HDR file.0011

Turn on transmission of SPDC data frames.

0010

Turn off transmission of SPDC data frames.

0001

Bits 3–2–1–0:

Reserved for future use.Bits 15–4

DEFINITIONCOMMANDWORD BITS

FRACSEC Fraction of second and time quality

Buffer end Fraction of Second and Time Quality

4FRACSEC_E4

Buffer end SOC time stamp4SOC_E3

Buffer start Fraction of Second and Time Quality

4FRACSEC_S2

Buffer start SOC time stamp

4SOC_S1

DEFINITIONSIZEFIELDN

Dados de comando:

SOC Second-of-Century count starting at midnight 01-Jan-1970 (UNIX time base)

31

Requisito de latência total

2.000 msTOTAL

800 msProcessamento no CDC

30 msTráfego na LAN do CNOS

100 msLatência do canal COSR ao CNOS

30 msTráfego na LAN do COSR

100 msLatência do canal do CC Agente CC ao COSR

30 msTráfego na LAN do CC Agente

200 msLatência no canal da Subestação ao CC Agente

650 msProcessamento no SPDC

30 msTráfego na LAN da Subestação

30 msProcessamento na PMU

OBS: A latência nos canais corresponde apenas ao tempo de ida

32

Localização das PMU

33

Estratégia de localização das PMU

• Foco no registro dos modos de oscilações locais (0.8 – 2.0 Hz) e entre áreas (0.3 – 0.8 Hz)

• A estratégia de localização considerou pontos:� Onde o desempenho dinâmico dos perfis de tensão são críticos

� Que são cruciais para o suprimento dos principais centros de carga

� Vizinhas ao link CC associado ao Sistema de Transmissão de Itaipu

• Os pontos selecionados foram escolhidos baseados em extensivos estudos de estabilidade eletromecânica, de estabilidade para pequenos sinais e de estabilidade de tensão.

• Além disto, foi considerada a experiência adquirida ao longo de várias décadas de estudos de desempenho dinâmico e de análise de distúrbios

34

Principais Modos de Oscilação Inter-Área

� Norte x Sul

0,20 – 0,40 Hz

� Sul x Sudeste

0,60 – 0,80 Hz

� Norte x Nordeste

0,55 – 0,65 Hz

� Mato Grosso x SIN

0,40 – 0,45 Hz

� Rio de Janeiro x SIN

1,10 – 1,30 Hz

� São Paulo x SIN

0,65 – 0,75 Hz

35

Oscilações Eletromecânicas no SIN

Faixa de Freqüência

Modos Inter-áreas Modos LocaisModos Intra-usina

Modos Torsionais(controles, reguladores de tensão)

Dinâmica lenta(Reguladores de velocidade)

0,2 Hz 0,8 Hz 3,0 Hz

36

Localização - Projeto 6.2

SUBESTAÇÃO SUBESTAÇÃOADRIANOPOLIS JAGUARA-SE

AGUA VERMELHA JAGUARA-US

ANGELIM II JARDIM SE

ANGRA FUR JUPIA

ARARAQUARA L.C.BARRETO

ARARAQUARA FUR LUZIANIA

AREIA MARIMBONDO

ASSIS MILAGRES

B. ESPERANCA MIRACEMA

B.DESPACHO 3 NEVES 1

B.J.LAPA II NOVA PONTE

BATEIAS OLINDINA

BAURU OURO PRETO 2

C. PAULISTA P. AFONSO IV

CAMACARI II P.DUTRA

COLINAS RECIFE II

EMBORCACAO S.DA MESA

F.IGUACU 60HZ S.JOAO PIAUI

FORTALEZA II SAMAMBAIA

FURNAS SAO SIMAO-SE

GRAVATAI SAO SIMAO-US

IBIUNA SERRA MESA 2

ILHA SOLTEIRA SOBRAL III

IMPERATRIZ TERESINA II

ITA TIJUCO PRETO

ITABERA TUCURUI

ITUMBIARA U.SOBRADINHO

IVAIPORA US. L.GONZAGA

IVAIPORA ESUL USINA XINGO30 Agentes, 62 subestações e ~340 linhas de transmissão

37

SincrofasoresIEEE C37.118-2005

38

Sincrofasor ou fasor sincronizado:

Um fasor calculado de dados amostrados utilizando um sinal de tempo padrão como referência para a medida

Sincrofasores de locais remotos têm uma referência de fase comum definida

Definição

( )φφφjsencos

2

Xe

2

Xxjxx̂ MjM

ir +==+=

� O ângulo φ é igual a 0o quando o valor máximo da grandeza ocorre na mudança do segundo UTC (1 PPS)

� A representação fasorial de uma grandeza senoidal é independente de sua freqüência

39

Definição do Erro Vetorial Total (TVE)

Exatidão

Ideal

IdealMedido

x̂

x̂x̂TVE

−=

IDEAL

ERRO

MEDIDO

Classe de exatidão e grandezas de influência

� O TVE deve ser inferior a 1% para as seguintes condições:

10% da magnitude<0,2% da magnitudeInterferência fora de banda

10% (até 50a harm)< 0,2%Distorção Harmônica

0 rad

100% nominal

Freqüência nominal

Valor de Referência

+ π radÂngulo de fase

10 a 120% nominalMagnitude do sinal

+ 5HzFreqüência do sinal

Variação Máxima(TVE=1%)

Grandeza de Influência

40

-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Error [degrees]

TV

E [

%]

TVE, Angle Error and Magnitude Error

0

0.1

0.2

0.3

Mag Err %

Erros Esperados

Ideal

IdealMedido

x̂

x̂x̂TVE

−=

41

Etiqueta de tempo do fasor

TEMPO UTC

A etiqueta de tempo deve representar o tempo do fasor teórico que o fasor estimado representa

� Corresponde ao tempo no centro da janela de amostragem

� Os erros de magnitude e fase devem ser compensados

42

Mensagens

4 tipos de mensagens: dados, configuração, cabeçalho e comando

� Dados, configuração e comando são mensagens binárias

� O cabeçalho é transmitido como texto

� Apenas os dados medidos e calculados devem ser transmitidos em tempo real

� As taxas de transmissão devem ser configuráveis� Para 60 Hz são requeridas taxas de: 10, 12, 15, 20 e 30 quadros

por segundo

� Transmissão bidirecional para controle em tempo real

� Mecanismo para verificação da integridade dos dados

43

Formato geral dos quadros

� SYNC• Sincronização e

identificação do quadro

� FRAMESIZE• Tamanho do quadro

incluindo CHK

� IDCODE• PMU ou PDC que enviou

a mensagem

� SOC• Contagem de tempo

desde 01/01/1970

• Permite identificação até2106

� FRACSEC• Fração de segundo e

indicador de qualidade

• Para dados indica a hora da medida, para os demais quadros a hora da transmissão

� DATA 1,...,n• Dados, comando,

configuração ou cabeçalho transmitido

� CHK• Palavra de verificação

no formato CRC-CCITT

44

Mensagem de dados

45

Ensaios de Certificação

46

Necessidade dos Ensaios

• A Norma IEEE 1344-1995(R2001) padronizou apenas o protocolo de comunicações, não estabelecendo critérios de exatidão da medida e desempenhos em regimes permanente e dinâmico� Diferentes interpretações por parte dos fabricantes de PMU, com

dificuldades para adequada interoperabilidade de equipamentos dediferentes fornecedores

• A Norma IEEE C37.118-2005 estabeleceu critérios para a exatidão das PMU e limites para o desempenho em regime permanente� A maioria dos fabricantes tem se esforçado para atender aos requisitos

estabelecidos em Norma, ainda existindo diferenças nas implementações que limitam a operação em um sistema único, com PMU de diferentes fornecedores

� Não foram estabelecidos requisitos para o desempenho dinâmico das PMU

• Para garantir o desempenho, num sistema com diferentes fornecedores, a realização de ensaios de homologação e a certificação das PMU é fundamental

47

Ensaios Previstos

• Ensaio de interoperabilidade

• Ensaios de desempenho em regime permanente

� Exatidão e alinhamento temporal

� Taxas de exteriorização e tempos de resposta

� Sinais trifásicos desequilibrados

� Sinais fora da freqüência fundamental

� Distorção harmônica

� Interferência fora da banda

• Ensaios de desempenho dinâmico

� Resposta ao degrau de amplitude

� Resposta ao degrau de ângulo de fase

� Resposta ao degrau de freqüência

� Resposta à modulação de amplitude

� Resposta à modulação de freqüência

• Ensaios sistêmicos

48

Ensaios – Principais Considerações

• Normas ainda em estágio evolutivo

� IEEE C37.118-2005

• Laboratório e equipamentos para ensaios

� NIST – National Institute of Standards and Technology

� BPA – Bonneville Power Administration

� Virginia Tech

• Inexistência de programas e procedimentos padrão

� PMU System Testing and Calibration Guide – NASPI

� Metodologia para Ensaios em PMU – ONS

• Administração do número de PMU à ensaiar

� PMU stand-alone

� IED com funcionalidade de PMU integrada

� Novos modelos

• Pioneirismo na atividade de certificação

� Experiência limitada apenas com ensaios comparativos

49

Sistema para Ensaios em Regime

• Fonte trifásica sincronizada por GPS� Compensação dos erros introduzidos por TCs e atenuadores

• Erro de magnitude < 0,01% � Erro de tempo < 0,2µs

� Erro de ângulo em 60Hz < 4,4 mgraus

• TVE inferior a 0,015% (Norma especifica TVE < 1% para PMU)

50

Desafios

51

Principais desafios

• O sistema deverá começar pequeno, mas deve possibilitar expandir até a configuração final� Necessidade de metodologia de

ensaio para garantir a expansibilidade do sistema

• Inexistência de produtos com a funcionalidade requerida pelo SPDC� Dados de comando não previsto na

Norma C37.118

• Norma não prevê especificação do desempenho dinâmico das PMU nem método de ensaio

• Disponibilidade e custo dos canais de telecomunicação

~ 250 Gbytes para 15 dias de armazenamento

contínuo

1.648.400TOTAL

830.800COSR-SE

123.600COSR-S

293.200COSR-NE

400.800COSR-NMW

Largura de banda(bps)

Centros de ControleONS

• Elevado volume de dados para gerenciar e armazenar nos CDC

Questões?