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Marcelo Siqueira's Paper for Electrical Engineering Conclusion.
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Universidade Federal do Pará
Instituto de Tecnologia
Faculdade de Engenharia Elétrica
IMPLANTAÇÃO DOS PROGRAMAS DE ANÁLISE DE REDES DO CEPEL NA ELETRONORTE.
Marcelo Siqueira da Silva - 04020002001
Membros da Banca Examinadora
Prof. Dr. Ubiratan Holanda Bezerra (Orientador)
Engº Daniel Augusto Martins (Co-Orientador)
Profa. Dra. Maria Emília de Lima Tostes (membro da banca)
Prof. Dr. Marcus Vinicius Alves Nunes (membro da banca)
Este trabalho tem como objetivo apresentar a metodologia utilizada para a
implantação dos programas de análise de redes do CEPEL (Centro de Pesquisas
de Energia Elétrica) na Eletronorte e as dificuldades técnicas, ergonômicas e
culturais encontradas na ativação desses programas, entre eles o Configurador de
Redes e o Estimador de Estados, abordando-os da seguinte maneira:
Apresentar a metodologia aplicada no desenvolvimento da implantação dos
programas e análise de redes do Cepel;
Fazer a apresentação dos parâmetros utilizados na configuração do Estimador de
Estado;
Apresentar as dificuldades de encontrar dados confiáveis para fazer a configuração
da rede.
As dificuldades de comissionar as funções de análise de redes antes da sua
entrega para operação industrial
Resumo
Diagrama Simplificado do Processo de Estimação
Considera nulos: Erros de Parâmetros, de Configurador e de medidas analógias.
Critério dos Mínimos Quadrados Ponderados: Considera todas as medidas erradas, ou seja, próximo do valor verdadeiro mas diferente dela por um erro desconhecido.
SAGE/EMS = SAGE/SCADA + SAR (Sistema de Análise de Redes)
O SAGE (Sistema Aberto de Gerenciamento de Energia) é um sistema
computacional que executa as funções de gerenciamento de energia em sistemas
elétricos de potência. Suportado por uma arquitetura que contempla, em toda a sua
plenitude, as características de sistemas abertos:
A Modelagem EMS no SAGE
Portabilidade: Opera em diferentes plataformas de hardware e software.
Modularidade: Tornar simples a inclusão, eliminação e alteração de módulos ou mesmo de
novos Centros de Controle.
Interconectividade: Pode ser instalado e operado em plataformas de hardware heterogêneas,
com equipamentos de diferentes portes e fabricantes.
Expansibilidade: Pode crescer gradualmente. Pois a configuração física da rede é
transparente, permitindo a utilização de diversas tecnologias de rede
Escalabilidade: É usado em todos os níveis de supervisão e controle, desde sistemas locais,
centros regionais, centros de operação do sistema e até centros nacionais
A Modelagem EMS no SAGE
A base fonte do SAGE utiliza um modelo de dados relacional. Ou seja, uma base de
dados relacional é modelada através de entidades, atributos e relacionamentos entre
as entidades.
A Entidade é um ente abstrato que caracteriza um ponto fundamental para a
organização das informações em uma base de dados relacional, ou seja, é algo sobre
o qual se deseja armazenar informações;
O Atributo é o nome dado a uma característica da entidade, isto é, os atributos de
uma entidade definem as informações que se deseja armazenar sobre ela;
O Relacionamento é a maneira pela qual duas entidades estão associadas entre si.
A Modelagem EMS no SAGE
A Modelagem EMS no SAGE
Principais Arquivos do Configurador de Redes:
LIG.dat : Descreve a conexão de cada terminal dos equipamentos aos pontos de
conexão da estação.
SBA.dat : Corresponde a cada trecho dos barramentos da estação que podem ser
seccionados.
CNC.dat : Define conectores à estação, que são os equipamentos de manobra
constituídos por chaves seccionadoras e disjuntores.
LTR.dat : Apresenta as linhas de transmissão em uma estação.
EST.dat : Defini as estações em uma instalação, sendo ela o conjunto de
equipamentos que estão conectados a um mesmo nível de tensão.
CAR.dat : Corresponde à modelagem de uma linha de transmissão ou de um
transformador que foi desprezado do sistema de interesse.
Arquivos do Modelo EMS
Principais Arquivos do Programa Estimador de Estados :
PAS.dat : Definem relacionamentos entre os pontos de medição analógica com os equipamentos e as estações.
PDS.dat : Definem o relacionamento entre os pontos de medição digital com os
equipamentos e as estações.
REA.dat : Define os parâmetros do equipamento reator utilizado.
TR2.dat : Define os parâmetros do equipamento transformador de dois terminais.
TR3.dat : Define os parâmetros do equipamento transformador de três terminais.
CSI.dat : Define os parâmetros do Compensador Síncrono.
CSE.dat : Define os parâmetros do Capacitor Série.
CRE.dat : Define os parâmetros do Compensador Estático Controlável.
BCP.dat : Define os Parâmetros do Banco de Capacitor.
Arquivos do Modelo EMS
Arquivos do Modelo EMS
Parâmetros Necessários para Execução do Configurador de Rede:
Descrição Estática da Topologia da Rede Elétrica: Descreve a conexão entre os
equipamentos elétricos e de manobra.
Estado Atualizado das Chaves e Disjuntores: Apresenta o estado atualizado de
chaves e disjuntores atualizados pelo SCADA.
Modelo de Barras Referente à Execução Anterior: A cada execução,o
configurador de rede atualiza o modelo de barras a partir do modelo anterior.
Estados das Chaves e Disjuntores Referentes à Execução Anterior: Identifica
as chaves e disjuntores que sofreram alteração de estado desde a última execução
de programa.
Medidas Analógicas: É necessária para verificar a consistência dos equipamentos
que apresentam erros de topologia
Parâmetros do SAGE EMS
Interface Gráfica : Tela Controle de execuçãocontrolar a execução das diversas aplicações instaladas no sistema SAGE: Configurador, executar programa, Ativação(manual, evento ou periódica)
Parâmetros do SAGE EMS
Parâmetros do SAGE EMS
Tela Parâmetros do ConfiguradorInterface Gráfica :
Parâmetros do SAGE EMS
Unifilar de Ilhamento Interface Gráfica :
Parâmetros do SAGE EMS
Pontos Digitais Alterados pelo ConfiguradoInterface Gráfica :
Parâmetros Necessários para Execução do Estimador de Estado:
Modelo da Conectividade Elétrica: Apresenta os dados que descreve a
conectividade dos equipamentos do sistema elétrico, a partir dos estados digitais
dos equipamentos de manobra.
Dados dos Pontos de Medidas Analógica: Valores dos limites (operativos, físico e
de escala) dos pontos de medida analógica.
Dados Estáticos do Banco de Dados: apresenta os dados cadastrais acerca dos
parâmentos da rede elétrica e do sistema de telemedição.
Parâmetros do Estimador de Estados: indica os dados específicos para a
execução do Estimador de Estado (tolerâncias de convergências, números
máximos de interações e de reestimações. Etc.)
Parâmetros do SAGE EMS
Interface Gráfica : Tela Parâmetros do Estimador Estados
Parâmetros do SAGE EMS
Interface Gráfica : Sumário das medidas com Erros Grosseiros
Parâmetros do SAGE EMS
Interface Gráfica : Medidas Excluídas pelo Estimador
Parâmetros do SAGE EMS
Interface Gráfica : Alarmes do Estimador de Estados
Parâmetros do SAGE EMS
A Metodologia de Implantação no COR-PA
1º Opção: Utilização do próprio ambiente de operação em tempo
real para a implantação do SAR.
O ambiente SCADA já se encontrava em funcionamento e, portanto, seria natural utilizá-lo
como base e simplesmente adicionar a ele os dados e programas do SAR. Entretanto esta
abordagem não se mostrou eficiente. Encontramos grande dificuldade em utilizar ambiente de
operação para a implantação do SAR. As principais dificuldades são listadas a seguir:
Identificadores das variáveis.
Relançamentos freqüentes do sistema informático.
Modernização do SPCS da Empresa.
A Metodologia de Implantação no COR-PA
Identificadores das variáveis.
O identificador das variáveis ou TAG que é um conjunto de caracteres de
tamanho fixo (24 letras e números e alguns caracteres de pontuação) é utilizado então
para a localização de uma variável. O sistema não admite dois IDs associados a uma
variável ou duas variáveis associadas a um mesmo ID. Para que o ID faça o seu papel
de mnemônico é necessário então que ele possa ser lido e sua leitura possa se
utilizada para traduzir o nome de uma variável.
EX: GMBR602VBV (Tensão na barra II do pátio de 230 KV da Subestação de
Guamá).
A falta de padronização dos TAG’s tornou a implantação extremamente
dificil, tornando-se a maior fonte de erros na geração dos arquivos “CNC.dat” e
“LIG.dat”.
A Metodologia de Implantação no COR-PA
Relançamentos freqüentes do sistema informático.
Como o sistema em desenvolvimento exigia a inclusão de um grande
número de informações, os relançamentos do sistema tornava-se necessário
para o reconhecimento da nova base de dados. Entretanto, O SAGE não
admite, salvo pequenas e perigosas exceções, a alteração da base de dados
on-line e em tempo de execução. Assim, cada erro descoberto, por menor
que fosse, exigia que se refizesse todo o procedimento de geração da base
de dados off-line, sua transferência para o ambiente linux, sua validação em
ambiente de execução, parada e relançamento do sistema informático.
A Metodologia de Implantação no COR-PA
Relançamentos freqüentes do sistema informático.
Para se conseguir o relançamento de um centro de
operação é necessário seguir todo um ritual composto pela:
Emissão de uma “ordem de serviço - O.S.” no sistema SAP/R3;
Espera por sua autorização pelos operadores do sistema do centro de
operação regional;
Sua transferência para o Centro de Operação da Transmissão – COT
na sede da Empresa, sua transmissão ao Operador Nacional do Sistema
Elétrico – ONS com antecedência de alguns dias e, finalmente, sua
autorização. Além disso, um tempo que poderá tomar várias horas é exigido
pelo SAP/R3 na abertura e fechamento da O.S.
A Metodologia de Implantação no COR-PA
Modernização do SPCS da Empresa.
A empresa vem sofrendo uma completa modernização do seu sistema
de controle, proteção e supervisão - SPCS associado ao sistema elétrico.
Este projeto, denominado na Empresa como “RETROFIT”, nos obrigava a
efetuar alterações significativas na base de dados do sistema, com a
conseqüente adequação nos arquivos relativos ao EMS e toda a implicação
decorrente disto como relançamento do sistema testes de verificação das
alterações relativamente ao funcionamento dos programas de análise de
redes, principalmente ao configurador de estados e ao estimador de
estados.
A Metodologia de Implantação no COR-PA
2º Opção: Utilização de uma plataforma de desenvolvimento (mosqueiro) para a implantação do SAR:
Resolveu-se então montar uma plataforma informática específica para o
desenvolvimento e testes de implantação do SAR. Esta plataforma, na verdade,
se constituiu em um centro de operação completo, constituído do gateway
SAGE que passou a receber as informações relevantes ao SAR a partir dos
outros centros de operação. Neste ambiente, não mais sujeito as restrições de
relançamento, pode-se chegar a um funcionamento satisfatório dos dois
primeiros programas da cadeia SAR, o configurador da rede e o estimador de
estados.
A Metodologia de Implantação no COR-PA
3º Opção(ATUAL): Centralização do desenvolvimento na sede da empresa:
Após dois anos de trabalho notou-se que a Regional do Pará não era o único na Empresa a buscar a implantação da ferramenta. Como estes programas são tão mais eficientes quanto maior a abrangência do sistema elétrico coberta por eles verificou-se que, obviamente, estávamos realizando re-trabalho.
Novamente resolveu-se alterar o cenário e optou-se pela centralização do desenvolvimento e a implantação do sistema na sede da empresa.
Foi constituído então um grupo de trabalho permanente com a atribuição específica deste assunto e, de forma a não perder a oportunidade de oferecer a ferramenta, ainda que não satisfatoriamente pronta aos usuários, foram oferecidas réplicas deste sistema informático na Regional de forma que o trabalho foi reduzido a eventual troca da base de dados da plataforma de cada Regional.
Considerações Finais
A implantação dos Programas de Análise de Redes é um esforço antigo da Eletronorte para ter essas ferramentas em funcionamento e em pleno uso.
A Eletronorte ainda não sabe quando este modelo estará se executando no sistema central e até mesmo se esta migração vai acontecer.
Outro importante aspecto abordado é a preocupação com a garantia da manutenção e o pleno uso do Estimador de Estado, não só pelas equipes de Operadores, mas também por Engenheiros e Técnicos das áreas Normativas, Pós-Operação, Estudos Elétricos, Controle e Proteção.
A manutenção da base de dados e a atualização do configurador de redes sempre que um equipamento novo entrar em operação é importante para a não defasagem do programa.
Considerações Finais
Aumento da observabilidade do Sistema, principalmente nos níveis de
tensão de 69 kV; Inclusão da supervisão de grandezas elétricas de
instalações pertencentes a outros agentes de Geração e Transmissão
de fronteira como o Sistema CHESF, julgado como importantes para a
qualidade da estimação de estado.
Agradecimentos
A Deus por ter me concedido sabedoria e perseverança no decorrer
da construção deste trabalho.
Aos meus pais João Gomes da Silva e Vilma Siqueira da Silva pelo
carinho, amor, paciência, amizade e confiança depositada a minha pessoa.
A minha esposa Daniela Travassos pelo carinho, apoio,atenção, amor,
desde o tempo de cursinho.
As minhas irmãs Danielle, Márcia e Nila pelo apoio e companheirismo.
Ao Engenheiro Daniel Augusto Martins que na verdade foi mais que
um supervisor, pela orientação no desenvolvimento deste trabalho.
OBRIGADO!!!!