1TEMA 25 - A03
Autores:Ângelo MibielliPaulo Marcos PaivaNelson Zeni JuniorMoacir Fassina Junior
Palestrante: Ângelo Mibielli
TEMA 25 – AO3
INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS NA PEQUENA CENTRAL HIDRELÉTRICA
2TEMA 25 - A03
• Evolução dos Sistemas na Central de Geração;
• Comparando Filosofias;
• Exemplo Prático;
• Composição do Sistema;
• Funções;
• Aspectos Relevantes;
• Conclusão.
4TEMA 25 - A03
GERADOR TURBINA
REGULADOR MECÂNICO DE VELOCIDADE
REGULADOR MECÂNICO DE
TENSÃO
Reguladores Mecânicos
Ações Eletro-Mecânicas Ações Mecânicas
Ações do OperadorAções do Operador
Evolução dos Reguladores no Tempo
5TEMA 25 - A03
GERADOR TURBINA
REGULADOR ELETRO MECÂNICO DE VELOCIDADE
REGULADOR ELETRO MECÂNICO
DE TENSÃO
Reguladores Eletro-Mecânicos
Ações Eletro-Mecânicas Ações Mecânicas
Ações do Operador e Comandos Elétricos
Ações do Operador e Comandos Elétricos
Evolução dos Reguladores no Tempo
6TEMA 25 - A03
GERADOR TURBINA
REGULADOR ANALÓGICO DE VELOCIDADE
REGULADOR ANALÓGICO DE
TENSÃO
Reguladores Analógicos
Ações Eletro-Mecânicas
Ações do Operador e Comandos Elétricos
Ações do Operador e Comandos Elétricos
Ajustes Facilitados
Ajustes Facilitados
Ações Elétricas
Evolução dos Reguladores no Tempo
7TEMA 25 - A03
GERADOR TURBINA
REGULADOR DIGITAL DE VELOCIDADE
REGULADOR DIGITAL DE TENSÃO
Reguladores Digitais
Ações Elétricas Ações Eletro-Mecânicas
Ações do Operador, Comandos Elétricos e AutomatismosAjustes
Facilitados e Novas Funções
Ajustes Facilitados e Novas Funções
Mais Informação e Comunicação
RemotaAções do Operador, Comandos Elétricos e Automatismos
Evolução dos Reguladores no Tempo
8TEMA 25 - A03
GERADOR TURBINA
SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE VELOCIDADE
SISTEMA DE REGULAÇÃO
DIGITAL DE TENSÃO
Sistemas Digitais de Regulação
Ações Elétricas Ações Eletro-Mecânicas
Ações do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e
Comandos de PeriféricosAjustes Facilitados e Novas Funções
Ajustes Facilitados e Novas Funções
Mais Informação e Comunicação
RemotaAções do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e
Comandos de Periféricos
Evolução dos Reguladores no Tempo
9TEMA 25 - A03
Ações do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e
Comandos de Periféricos
GERADOR TURBINA
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO E VELOCIDADE
Sistema Digital Integrado de Regulação
Ações Elétricas Ações Eletro-Mecânicas
Ajustes Facilitados e Novas Funções
Supervisão e Comunicação
Remota
Evolução dos Reguladores no Tempo
10TEMA 25 - A03
GERADOR TURBINA
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO E VELOCIDADE
Sistema Digital Integrado de Regulação e Automação
Ações Elétricas Ações Eletro-Mecânicas
Ajustes Facilitados e Novas Funções
Supervisão e Comunicação
Remota
AUTOMATISMOS
Ações do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e
Comandos de Periféricos
11TEMA 25 - A03
AUTOMAÇÃO DA UNIDADE GERADORA
GERADOR
SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE VELOCIDADE
SISTEMA DE REGULAÇÃO
DIGITAL DE TENSÃO
Opção Tecnológica
Utilização da Mesma Plataforma de Processamento
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO EAUTOMAÇÃO
TURBINA
12TEMA 25 - A03
SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE VELOCIDADE
SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO
Otimização do Sistema
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO
INTEGRAÇÃO
HARDWARE e SOFTWARE
OTIMIZAÇÃO
AUTOMAÇÃO DA UNIDADE GERADORA
OTIMIZAÇÃO
14TEMA 25 - A03
Configuração TRADICIONAL
GERADOR
REGULADOR DE TENSÃO
TURBINA
REGULADOR DE VELOCIDADE
AUTOMATISMO PARTIDA E PARADA
MESA DE OPERAÇÃO
PROTEÇÕES
REGULADORES
PROTEÇÕES DO AUTOM.
PROTEÇÕES
DO GERADOR
PROTEÇÕES
DA TURBINA
INFORMAÇÕES DOS REGULADORES
INFORMAÇÕES DA UNID. GERADORA
UNIDADE GERADORA
15TEMA 25 - A03
Configuração iNTEGRADA
GERADOR TURBINA
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO
INTERFACE DE OPERAÇÃO
PROTEÇÕES
INTEGRADA
INFORMAÇÕES DA UNID. GERADORA
UNIDADE GERADORA
17TEMA 25 - A03
NOI NON NOI NON NOI NON
NOI NON NOI NON
NOI NON NOI NON NOI NON
NOI NON NOI NON
NOI NON NOI NON
Cubículo do Regulador de Velocidade
Cubículo do Regulador de
Tensão
Cubículo de Automação
SUPERVISÓRIO
Interface
Comando e Controle da
Turbina
Comando e Controle do
Gerador
Periféricos da Turbina e Gerador
Interface
InterfaceInterfaceInterface
NOI NON NOI NON
Cubículo de Proteção
Supervisão da Unidade Geradora
Interface
NOI NON
Rede de Comunicação
18TEMA 25 - A03
NOI NON NOI NON
NOI NON
NOI NON NOI NON
Unidade de Regulação, Automação
Comando e Controle da
Turbina
Comando e Controle do
Gerador
Periféricos da Turbina e Gerador
Interface
Supervisão da Unidade Geradora
SUPERVISÓRIO
19TEMA 25 - A03
Níveis Descrição dos Níveis Sistema ClássicoSistema
Integrado
Nível 4 Comunicação e Comando Remoto.Comunica-se com o nível
3 e nível 2.Comunica-se com nível 3 e nível 1.
Nível 3Supervisório da Unidade Geradora e demais
sistemas da Pequena Central Geradora.
Comunica-se com o nível 1 e demais sistemas da
usina.
Pode ser integrado ao nível 1, conforme
características da PCH.
Nível 2Fica a Unidade de Automação e Controle,
automação da unidade comandando e supervisionando o nível 1 e nível 0.
Conforme descrição.
Automação e Regulação
Integrados o nível 2 desaparece, a comunicação é
direta, otimização de entradas e
saídas.Nível 1
Onde estão localizados o Regulador de Tensão, Regulador de Velocidade e a Proteção da
Unidade Geradora.Conforme descrição.
Nível 0Onde estão localizados os sensores e atuadores
da Unidade Geradora.Conforme descrição.
Sensores são otimizados ao
nível 1.
21TEMA 25 - A03
Unidade de Regulação, Automação e Proteção
Sistema Sistema ÓÓleoleo--HidrHidrááulicoulico
RTVAXRTVAX
Supervisão e Supervisão e Comandos RemotosComandos Remotos
COMUNICACOMUNICAÇÇÃOÃO
Sistema de DrenagemSistema de DrenagemConexão ao SistemaConexão ao Sistema
Sistema Sistema HidrHidrááulicoulico
ServoServo
TR
AN
SD
UT
RA
NS
DU
ÇÇÃ
OÃ
O
TurbinaTurbina
MediMediçção de Freqão de Freqüüênciaência
ExcitaExcitaççãoãoDEsexcitaDEsexcitaççãoão
Aumenta Referencia RVAumenta Referencia RVDiminuDiminuíí Referencia RVReferencia RV
Supervisão de FalhasSupervisão de FalhasSupervisão de BloqueioSupervisão de Bloqueio
Supervisão de PerifSupervisão de Perifééricosricos
EN
TR
AD
AS
E
NT
RA
DA
S
TPTP´́s s -- Tensão TerminalTensão Terminal TR
AN
SD
UT
RA
NS
DU
ÇÇÃ
OÃ
O
TCTC´́s s -- Corrente TerminalCorrente TerminalTensão de CampoTensão de Campo
Corrente de CampoCorrente de CampoTemperaturasTemperaturas
Temperaturas de MancaisTemperaturas de MancaisNNííveisveis
PartidaPartidaParadaParada
Aumenta Referencia RTAumenta Referencia RTDiminuDiminuíí Referencia RTReferencia RT
AduAduçção de ão de ÁÁguaguaRefrigeraRefrigeraçção e Aeraão e Aeraççãoão
Sistema de DrenagemSistema de Drenagem
EN
TR
AD
AS
E
NT
RA
DA
S
Conexão ao SistemaConexão ao SistemaTransformador de PotênciaTransformador de Potência
Gerador e TurbinaGerador e Turbina
InjeInjeçção de ão de ÓÓleoleo
GeradorGerador
~~Controle de Controle de
DisparoDisparo
CONTROLE DE CONTROLE DE TENSÃOTENSÃO
PRPRÉÉ
CCCC
IHM ExcitaExcitaççãoãoControle do RTVAXControle do RTVAX
CONTROLE DE CONTROLE DE VELOCIDADEVELOCIDADE
Sistema de ProteSistema de Proteççãoão
RELESRELES
AduAduçção de ão de ÁÁguaguaTravas e FreiosTravas e FreiosSistema HidrSistema HidrááulicoulicoInjeInjeçção de ão de ÓÓleoleo
SA
SA
ÍÍ DA
SD
AS
Sistema de ProteSistema de Proteççãoão
SA
SA
ÍÍ DA
SD
AS
Sistema de ProteSistema de Proteççãoão
22TEMA 25 - A03
NA
Campo
Gerador
CB
NF
PréExcitação
Resistor de Descarga
Chave de Campo
Lógica de Reles Shunt
Transformador de Excitação
Crowbar
Fusíveis
Chave de Campo e Demais Elementos de Potência
Conversor de PotênciaUnidade de Regulação, Automação e Proteção
Turbina
Controle do RTVAX e Proteção
Unidade Hidráulica
Válvula Proporcional
Servomotor
M
M
Filtros
IHM
Comunicação Remota
Sistema de Adução
Lógica de Reles
24TEMA 25 - A03
FUNÇÕES DO SISTEMA - Regulação de Tensão
Controle:
• da tensão terminal do gerador;
• da potência reativa gerada;
• do fator de potência da geração;
• da corrente e tensão do campo do gerador;
• dos limites operativos do gerador;
• da estabilização de sistema de potência;
• das referências do sistema de excitação;
• Customizações do Sistema de Regulação de Tensão;
Supervisão:
• do processo de excitação e desexcitação;
• do processo de controle;
• da pré-excitação;
• dos sinais do Gerador;
• dos sinais da Excitação;
• do transformador de excitação;
• das temperaturas dos cubículos, do conversor de potência;
• das alimentações;
• das proteções inerentes ao sistema;
• da ventilação e exaustação do sistema;
• da comutação das redundâncias;
• Gerenciamento de Alarmes;
• SOE - Seqüência de Eventos;
• Emissão de Relatórios;
25TEMA 25 - A03
FUNÇÕES DO SISTEMA - Regulação de Velocidade
Controle:
• da rotação da turbina / freqüência do gerador;
• da potência ativa gerada;
• da posição do servo do distribuidor, servo das pás do rotor ou servo das agulhas dos ejetores e dos defletores;
• dos limitadores de abertura e potência;
• das referencias do sistema de regulação;
• do processo de aceleração e parada da máquina;
• do freio e da trava;
• Customizações do Sistema de Regulação de Velocidade
Supervisão:
• do processo de Partida e Parada;
• do processo de controle da turbina;
• do sistema óleo-hidráulico;
• dos sinais da turbina;
• do freio e trava;
• das temperaturas do cubículo de controle
• das temperaturas do sistema óleo-hidráulico;
• das alimentações do controle e do sistema óleo-hidráulico;
• das proteções inerentes ao sistema;
• da ventilação e exaustação do sistema;
• da comutação das redundâncias.
• Gerenciamento de Alarmes;
• SOE - Seqüência de Eventos;
• Emissão de Relatórios;
26TEMA 25 - A03
FUNÇÕES DO SISTEMA - Automação da Unidade Geradora
Comando:
• da seqüência de partida;
• das seqüências de parada;
• da operação passo-a-passo ou automática;
• Customizações da Automação..
Supervisão:
• do sistema de adução de água;
• da Proteção da Unidade Geradora (Multiproteção);
• dos Reles de Parada (Função 86);
• do circuito de conexão do gerador à carga ou sistema;
• dos mancais;
• do Transformador de Potência;
• da Sincronização da Unidade Geradora;
• Gerenciamento de Alarmes;
• SOE - Seqüência de Eventos;
• Emissão de Relatórios;
28TEMA 25 - A03
CONTROLE DOS SISTEMAS COMUNS
SDSC - SUPERVISÓRIO
Concentrador
Ethernet TCP/IPREMOTO
Gateway
CASA DE FORÇA
RTVAX UG03
RTVAX UG02
RTVAX UG01
UNIDADES DE REGULAÇÃO, AUTOMAÇÃO E PROTEÇÃO
Rearme Emergência
RTVX Regulador Integrado
SISTEMA
ÓLEO-HIDRÁULICO
TRANSFORMADOR DE EXCITAÇÃO
CONTROLE DOS SISTEMAS COMUNS
Rearme
Emergência
RTVX Regulador Integrado
SISTEMAS REMOTOS
CONV
Rearme
Emergência
RTVX Regulador Integrado
CONV
SISTEMAS LOCAL
Estação de Operação e Comando e DemaisComponentes
31TEMA 25 - A03
GERADOR TURBINA
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO
INTERFACE DE OPERAÇÃO
PROTEÇÕES
INTEGRADA
UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINA
CONVERSOR DE POTÊNCIA
EXEMPLO COM REGULADOR INTEGRADO
GERADORTURBINA
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO
INTERFACE DE OPERAÇÃO
PROTEÇÕES
INTEGRADA
UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINA
CONVERSOR DE POTÊNCIA
SUPERVISÃO E INTERFACE DE OPERAÇÃO
SISTEMAS COMUNS
(AUXILIARES)
32TEMA 25 - A03
GERADOR TURBINA
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO
PROTEÇÕES
INTEGRADA
UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINACONVERSOR DE POTÊNCIA
EXEMPLO COM REGULADOR INTEGRADO
GERADORTURBINA
SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO
PROTEÇÕES
INTEGRADA
CONVERSOR DE POTÊNCIA
SUPERVISÃO E INTERFACE DE OPERAÇÃO
SISTEMAS COMUNS
(AUXILIARES)
34TEMA 25 - A03
Confiabilidade
• Baseada na Evolução Digital com maior capacidade de processamento e armazenamento;
• Inversamente proporcional ao número de componentes;
• Múltiplos processadores não representa aumento da confiabilidade, se estes não realizam a mesma função;
• Aumento pela redundância efetiva;
• Princípio baseado nós reles de proteção multifunção (Década de 80);
Simplificação
• Diminuição das interfaces físicas e tarefas decorrentes;
• Facilidades da instalação, comisionamento e manutenção;
Responsabilidades
• Responsabilidade concentrada em um mesmo fornecedor;
36TEMA 25 - A03
VANTAGENS DO SISTEMA INTEGRADO:
• Maior confiabilidade;
• Redução de sinais externos de entrada e saída;
• Redução de pontos de comunicação;
• Redução de interfaces;
• Redução de equipamentos;
• Simplificação da manutenção e do comissionamento;
• Fornecimento concentrado; (Evita a divisão de responsabilidades);
• Redução de consumo de energia e espaço físico;
• Simplificação da engenharia na interface e na integração;
• Simplificação e facilidade na simulação do sistema;
• Facilidade no Ensaio de plataforma Integrado;
• Redução de custos.
CONCLUSÕES
37TEMA 25 - A03
SISTEMA INTEGRADO
MESMO EQUIPAMENTO DESENVOLVENDO DIVERSAS FUNÇÕES
PROCESSAMENTO CONCENTRADO NA MESMA CPU.
(NÃO EXISTE IMPEDIMENTO DE PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO NO SISTEMA, DEPENDENDO DA FUNÇÃO)
OTIMIZAÇÃO DOS SINAIS E FUNÇÕES
ADEQUADO AO PEQUENO PORTE (RTVAX)
(PODE SER APLICADO AO GRANDE PORTE)
SISTEMA CLÁSSICO
EQUIPAMENTOS DESEMPENHANDO FUNÇÕES ESPECÍFICAS
PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO EM DIVERSAS CPUS
SINAIS E FUNÇÕES REPETIDOS EM CADA SISTEMA
APLICADO A TODOS OS PORTES DE EQUIPAMENTOS
ATENDE A NORMAS E AO ONS COM VANTAGENS APRESENTADAS ANTERIORMENTE
ATENDE A NORMAS E AO ONS
CONCLUSÕES
38TEMA 25 - A03
• A integração traz vantagens para projetos de grande e de pequeno porte;
• A integração dos sistemas de regulação é uma realidade, desde1999 (ABRAGE 2000 e SNPTEE XVII);
• Um único bloco para controle, regulação e automação constituíuma alternativa viável para a engenharia de sistemas de geração;
• A integração da regulação e da automação vai influenciar na forma de se projetar, desenvolver e criar os projetos de geração.(Exemplo dos Relés de Proteção Multifunção);
CONCLUSÕES
39TEMA 25 - A03
REIVAX AUTOMAÇÃO E CONTROLE
Rodovia SC 401 nº 600 – TecnopolisCEP 88030-904 – Florianópolis – SC – Brazil
Phone: 55 48 3027-3700 Fax: 55 48 3027-3700
www.reivax.com.br - [email protected]
Ver 002