4
* Praça Rui Barbosa,80 - CEP 36770-901 - Cataguases - MG - BRASIL Tel.: (032) 3429-622 - Fax: (032) 3422-4670 - E-MAIL: [email protected] SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GPC-15 19 a 24 Outubro de 2003 Uberlândia - Minas Gerais GRUPO V GRUPO DE ESTUDO DE PROTEÇÃO, MEDIÇÃO E CONTROLE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA - GPC EVOLUÇÃO DO SISTEMA DE SUPERVISÃO E CONTROLE DIGITALIZADO NAS PCHs DA CIA. FORÇA E LUZ CATAGUAZES - LEOPOLDINA Domingos A. S. Sica* CATAGUAZES-LEOPOLDINA RESUMO Com a retomada de construção de PCHs na Companhia Força e Luz Cataguazes Leopoldina (CFLCL), houve a necessidade de se definir um novo sistema de supervisão e controle digitalizados, pois em suas PCHs construídas anteriormente era utilizado o sistema convencional. PALAVRAS-CHAVE Supervisão e controle digitalizados. CLPs em PCHs. Automação de PCHs. PCHs CAT-LEO. 1.0 - HISTÓRICO A Companhia Força e Luz Cataguazes Leopoldina é uma concessionária de energia elétrica que atua na Zona da Mata de Minas Gerais e começou suas atividades em 1.908 com a construção da Usina Maurício (1,6 MW), atendendo às localidades Cataguases, Leopoldina, São João Nepomuceno e Rio Novo inicialmente. Com a evolução do seu sistema, a empresa construiu algumas outras usinas, entre as quais destacamos: Ituerê (5 MW - 1928), Nova Usina Maurício (40 MW - 1956), Usina do Glória (13,8 MW - 1983), e promoveu a repotenciação das Usinas Coronel Domiciano (5MW – 1.995) e Neblina (5 MW - 1.995), sendo que em todas estas usinas foi utilizado o sistema convencional. No final da década de 90, com a retomada de construção de diversas PCHs em sua área de concessão, a CFLCL sentiu a necessidade de definir um novo sistema de supervisão e controle digitalizados. A figura 1 mostra a área de concessão da CFLCL no estado de Minas Gerais. Figura 1: Área de Concessão da CFLCL. 2.0 - EVOLUÇÃO DO SISTEMA DE SUPERVISÃO E CONTROLE DIGITALIZADOS O sistema de supervisão e controle digitalizados na CFLCL, teve sua evolução em 4 etapas, conforme podemos verificar adiante:

SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE … · – 1.995) e Neblina (5 MW - 1.995), sendo que em ... comando de ligar e desligar disjuntores da subestação e todo

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE … · – 1.995) e Neblina (5 MW - 1.995), sendo que em ... comando de ligar e desligar disjuntores da subestação e todo

* Praça Rui Barbosa,80 - CEP 36770-901 - Cataguases - MG - BRASILTel.: (032) 3429-622 - Fax: (032) 3422-4670 - E-MAIL: [email protected]

SNPTEESEMINÁRIO NACIONALDE PRODUÇÃO ETRANSMISSÃO DEENERGIA ELÉTRICA

GPC-1519 a 24 Outubro de 2003

Uberlândia - Minas Gerais

GRUPO VGRUPO DE ESTUDO DE PROTEÇÃO, MEDIÇÃO E CONTROLE EM SISTEMAS DE POTÊNCIA - GPC

EVOLUÇÃO DO SISTEMA DE SUPERVISÃO E CONTROLE DIGITALIZADONAS PCHs DA CIA. FORÇA E LUZ CATAGUAZES - LEOPOLDINA

Domingos A. S. Sica*

CATAGUAZES-LEOPOLDINA

RESUMO

Com a retomada de construção de PCHs naCompanhia Força e Luz Cataguazes Leopoldina(CFLCL), houve a necessidade de se definir um novosistema de supervisão e controle digitalizados, pois emsuas PCHs construídas anteriormente era utilizado osistema convencional.

PALAVRAS-CHAVE

Supervisão e controle digitalizados. CLPs em PCHs.Automação de PCHs. PCHs CAT-LEO.

1.0 - HISTÓRICO

A Companhia Força e Luz Cataguazes Leopoldina éuma concessionária de energia elétrica que atua naZona da Mata de Minas Gerais e começou suasatividades em 1.908 com a construção da UsinaMaurício (1,6 MW), atendendo às localidadesCataguases, Leopoldina, São João Nepomuceno e RioNovo inicialmente.

Com a evolução do seu sistema, a empresa construiualgumas outras usinas, entre as quais destacamos:Ituerê (5 MW - 1928), Nova Usina Maurício (40 MW -1956), Usina do Glória (13,8 MW - 1983), e promoveua repotenciação das Usinas Coronel Domiciano (5MW– 1.995) e Neblina (5 MW - 1.995), sendo que emtodas estas usinas foi utilizado o sistema convencional.

No final da década de 90, com a retomada deconstrução de diversas PCHs em sua área deconcessão, a CFLCL sentiu a necessidade de definir

um novo sistema de supervisão e controledigitalizados.

A figura 1 mostra a área de concessão da CFLCL noestado de Minas Gerais.

Figura 1: Área de Concessão da CFLCL.

2.0 - EVOLUÇÃO DO SISTEMA DE SUPERVISÃO ECONTROLE DIGITALIZADOS

O sistema de supervisão e controle digitalizados naCFLCL, teve sua evolução em 4 etapas, conformepodemos verificar adiante:

Page 2: SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE … · – 1.995) e Neblina (5 MW - 1.995), sendo que em ... comando de ligar e desligar disjuntores da subestação e todo

2

2.1 UHE Cachoeira do Emboque

A UHE Cachoeira do Emboque com 22,4 MW, hojeconsiderada pelas normas da ANEEL uma PCH(potência <30 MW), entrou em operação no ano de1.998 e tem sua arquitetura de sipervisão e controlebaseada em 3 CLPs, sendo um para a unidadegeradora 1, um para a unidade geradora 2 e um para asubestação elevadora / serviços auxiliares CA / CC,com rede MODBUS-RTU em cada CLP, interligando osrelés de proteção e medidores multifunção. Conta comuma Interface Homem Máquina (IHM) também emcada CLP para comando e supervisão.Este sistema foi integrado ao Centro de Operação doSistema (COS) em Cataguases, através de UnidadeTerminal Remota (UTR) instalada na casa de força daPCH Emboque, que aquisita os dados dos CLPs emMODBUS-RTU e repassa-os via modem e redetelefônica para o COS em Cataguases, (atualmente jáestá sendo utilizado a transmissão de dados viasatélite e o Visual Tag System - VTS). Na época doinício da operação o supervisório do COS era oSupervisório Aberto de Gerenciamento de Energia(SAGE). A Unidade Terminal Remota da casa de forçaé interligada à uma outra Unidade Terminal Remota,instalada no vertedouro, para medição do nível doreservatório e acionamento das comportas segmento,sendo que a interligação das Remotas é através defibra ótica.

Cada CLP é composto por fonte, CPU, cartões deentrada e saídas digitais, cartão de entradasanalógicas, cartões PCM para rede MODBUS eintegração com a Unidade Terminal Remota e cartõesda Rede Genius. Consegue-se com isso a partida /parada direta ou passo a passo das unidades,mudança de potência ativa e reativa, medições,comando de ligar e desligar disjuntores da subestaçãoe todo o sistema de alarme, através de IHM ou doCOS.

A quantidade de pontos de entrada e saída na PCHCachoeira do Emboque é mostrada na tabela 1.

TABELA 1: PONTOS DE ENTRADA E SAÍDA

CLP Unidade CLP SE eauxiliares

Entradas digitais 89 52Saídas digitais 28 15Entradasanalógicas

7 -

Figura 2 – PCH Cachoeira do Emboque – Arquiteturado Sistema de Supervisão e Controle.2.2 PCH Ervália

Na PCH Ervália com potência instalada de 7 MW, einício de operação comercial em 1999 a arquitetura foibaseada em apenas um CLP, responsável pelasrotinas da unidade geradora, subestação e serviçosauxiliares CA e CC, sendo que também foi implantadoo Sistema de Supervisão e Controle (SSC), utilizando-se o software Cimplicity da GE-FANUC que roda emum PC Padrão IBM, sob uma plataforma Windows. Ainterligação entre a PCH Ervália e o Centro deOperação do Sistema em Cataguases e o reservatório,continuou sendo efetuada através de Unidade TerminalRemota. O Sistema de Supervisão e Controle nestaPCH dispões das seguintes telas:

• Diagrama Unifilar Geral;• Comandos;• Turbina;• Gerador;• Medidas Elétricas;• Sistemas de Ar Comprimido e Água de Resfriamento;• Barragem;• Alarmes;• Curvas;

A quantidade de pontos de entrada e saída na PCHErvália é mostrada na tabela 2.

TABELA 2: PONTOS DE ENTRADA E SAÍDA

CLP Unidade CLP SE eauxiliares

Entradas digitais 99 65Saídas digitais 24 20Entradasanalógicas

7 -

Figura 3 – PCH Ervália – Arquitetura do Sistema deSupervisão e Controle.

2.3 PCH Benjamim Mário Baptista

Page 3: SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE … · – 1.995) e Neblina (5 MW - 1.995), sendo que em ... comando de ligar e desligar disjuntores da subestação e todo

3

Por ocasião da definição do sistema de controle esupervisão digitalizados para a PCH Benjamim MárioBaptista, com potência instalada de 9,5 MW , e iníciode operação comercial em 2001, foi definido acontinuidade de um único CLP e do SSC, com aretirada da Unidade Terminal Remota tanto na casa deforça quanto no reservatório e desenvolvimento de umprotocolo de comunicação do CLP com o COS emCataguases em LN-57, via cartão PCM.

A interligação da casa de força com a barragem foimantida em fibra ótica, porém como este reservatório éoperado sem controle com vertedouro de soleira livre,o CLP da barragem envia os dados diretamente paraum CLP auxiliar na casa de força, que repassa estesdados para os cartões de entrada e saída digitais eentrada analógica do CLP principal.

A quantidade de pontos de entrada e saída na PCHBenjamim Mário Baptista é mostrada na tabela 3.

TABELA 3: PONTOS DE ENTRADA E SAÍDA

CLP Unidade CLP SE eauxiliares

Entradas digitais 110 80Saídas digitais 24 30Entradasanalógicas

9 -

Figura 4 – PCH Benjamim Mário Baptista – Arquiteturado Sistema de Supervisão e Controle.

2.4 PCHs em Construção

Para as 5 PCHs atualmente em construção, Granada(15,8 MW), Encoberta (24,4 MW), Ponte (24,8 MW),Palestina (12,4 MW) e Triunfo (24,4 MW), foi definida aarquitetura de um CLP por unidade, um CLP para asubestação / serviços auxiliares CA / CC, um CLP parao vertedouro (medição do nível do reservatório, nívelde jusante das grades e acionamento das comportassegmento). Todos os CLPs estão interligados atravésde rede ETHERNET, o Sistema de Supervisão eControle utilizando o software Cimplicity da GE FANUCe a interligação com o COS em Cataguases viasatélite, com o cartão PCM comunicando em protocoloDNP 3.0, pois o supervisório do COS migrou para oVisual Tag System (VTS).

O Sistema de Supervisão e Controle nesta PCHdispões das seguintes telas:• Turbina;• Gerador;• Permissivos / Sequência• QFB;• Unifilar Geral;• Serviços auxiliares;• Comandos;• Barragem / Canal de Fuga;• Medidas Elétricas;• Água de Resfriamento;• Ar Comprimido;• Alarmes;• Curvas.

A quantidade de pontos de entrada e saída da PCHPonte, uma das cinco em construção é mostrada natabela 4.

TABELA 4: PONTOS DE ENTRADA E SAÍDA

CLP Unidade CLP SE eauxiliares

Entradas digitais 138 102Saídas digitais 30 38Entradasanalógicas

11 -

Figura 5 – PCH Ponte, em construção – Arquitetura doSistema de Supervisão e Controle.

3.0 - ROTINAS DAS CPUS

Desde a PCH Emboque que as CPUs têm definidas asrotinas descritas a seguir

3.1 Rotinas da CPU da unidade

• Partida direta;• Partida passo a passo;• Parada direta;• Parada passo a passo;

Page 4: SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE … · – 1.995) e Neblina (5 MW - 1.995), sendo que em ... comando de ligar e desligar disjuntores da subestação e todo

4

• Sistema de freio;• Sistema de água de refrigeração;• Unidade hidráulica de circulação de óleo dosmancais;• Unidade hidráulica de regulação;• Sistema de regulação de velocidade;• Sistema de excitação;

• Sistema de sincronismo;• Sistema de ajuste de potência ativa (kW);• Sistema de controle de potência reativa (kVAr);• Sistema de alarmes;• Medições.

3.2 Rotinas da CPU da SE e serviços auxilaires CA /CC

• Sistema de ar comprimido;• Sistema de água de refrigeração;• Teste do GMG;• Sistema de alarmes;• Medições.

3.3 Rotinas da CPU do vertedouro

• Acionamento das comportas segmento;• Medição de nível do reservatório;• Medição de nível a jusante da grade.

4.0 - CONCLUSÕES

Comparando-se o número de entradas digitais databela 1 (PCH Emboque) com o da tabela 4 (PCHPonte), que têm a mesma configuração deSubestação, nota-se um incremento de 49 entradasdigitais no CLP da unidade (55%) e de 50 entradasdigitais no CLP da SE e serviços auxiliares (96%), oque demonstra uma evolução no monitoramento dospontos de automação das PCHs da CFLCL. Viabiliza-se dessa forma um melhor nível de informaçõesdurante as eventuais pertubações operacionais e maiorfacilidade de interação da operação durante osprocessos de partida e parada das unidades.

Outro ponto a se destacar foi o incremento do Sistemade Supervisão e Controle (SSC) que está em constanteevolução. Como demonstração, apresentamos a figura6 que mostra a tela de permissivos / sequência e afigura 7 que mostra a tela da turbina e gerador 1.

Figura 6: Tela de Permissivos e Sequência de Partida

Figura 7: Tela da Turbina e Gerador 1.