Automação Subestações Industriais
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Automação Subestações Industriais
© ABB Group - 1 2-Sep-08 Luis Fabiano 21/ago/2008 Automação de Sistema Elétrico - IEC61850 com SCADA Sistemas de automação de subestações Típico sistema de automação elétrica em indústrias LT AÉREA 69kV LT AÉREA 69kV LINHA 2 LINHA 1 TF-03 TF-02 TF-01 RS232 Protocolo Proprietá Proprietário Concentrador de comunicação Conversor RS232/RS485 RS485 CLP © ABB Group - 2 2-Sep-08 Modbus CLP CLP Automação de Processos CLP Automação de Processos Automação de Processos 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 © ABB Group - 3 2-Sep-08 Análise de faltas e distúrbios Informação para manutenção CB 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 © ABB Group - 4 2-Sep-08 Decisões rápidas com dados mais precisos Redução de tempo para localizar e resolver problemas Benefícios e perspectivas operacionais Referência: Newton- Evans Market Research Study Principal interesse relacionado ao retrofit de SEs ou novas e modernas SEs: • • © ABB Group - 5 2-Sep-08 • 70 69 68 67 A : Menos impactos ao processo % 66 devido à redução de desligamentos 65 B: Decisões rápidas com dados mais precisos 64 C: Melhoria ao acesso de dados em 63 SEs 62 A B C Benefícios operacionais Operational Benefits Benefícios e perspectivas operacionais Referência: Newton- Evans Market Research Study Principal interesse relacionado ao retrofit de SEs ou novas e modernas SEs: • • © ABB Group - 6 2-Sep-08 • 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 80 70 60 50 % 40 30 20 10 0 A B C Benefícios financeiros Financial Benefits Sistema baseado em solução centralizada Centro de Controle Diagnósticos Nível de controle remoto IEC 60870-5-101, IEC 60870-5-104 Nível de comunicação remota WEB IHM integrado IEC60870-5-101/-104 Barramento de estação IEC 61850-8 Nível de estação Nível de bay © ABB Group - 7 2-Sep-08 Dispositivos de bay (IED) Nível de processo 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 até redundante Funções básicas e avançadas Aplicável em grandes sistemas Grande número de IEDs Elevado desempenho Flexibilidade extremamente elevada Funcionalidade © ABB Group - 8 2-Sep-08 Topologia de comunicação Funcionalidades básicas Lista de bloqueios Supervisão do sistema Supervisão de equipamentos Medições Controle © ABB Group - 9 2-Sep-08 Alarmes Operação segura Seqüência de eventos Gerenciamento do usuário Calendário Funcionalidades avançadas Parametrização do IED Manuseio de Oscilografia Tendências Análise de Contagem de trip oscilografia Rejeição de carga © ABB Group - 10 2-Sep-08 Relatórios de medição Seqüência automática Alarme externo Coloração de barra dinâmica Interface amigável com operação segura 1. Selecione o objeto 2. Selecione abrir e fechar © ABB Group - 11 2-Sep-08 3. Selecione executar/cancelar Norma IEC61850 para automação de subestações Proteção 1 Proteção 2 MVB,CAN Interface Processo © ABB Group - 12 2-Sep-08 Estação Gateway Funções centrais IHM Proteção & Controle Proteção 1 Proteção 2 outros Interface Processo Interface Processo 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 © ABB Group - 13 2-Sep-08 Tanto fornecedores quanto concessionárias são empresas globais e exigem integração 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 © ABB Group - 14 2-Sep-08 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 IEC61850: Modelo de Dados Modelo real para modelo abstrato 61850-7-2 Serviços Mundo real encapsulado MMS Virtualização (Mundo virtual) Mapa Rede TCP/IP Logical device (Bay) LN LN LN XCBR1 SCSM, i.e. 61850-8-1 Position ... Mode © ABB Group - 15 2-Sep-08 61850-7-4 “logical node” (disjuntor) 61850-6 Arquivo configuração Dispositivos reais na subestação 61850-7-4 “data” (Posição) IEC61850: Modelo de Dados Objetos típicos aos engenheiros de sistemas elétricos SIMG SIMG XSWI CSWI XSWI TVTR SIMG PTRC CSWI PTOC CSWI © ABB Group - 16 2-Sep-08 TCTR XCBR Tecnologia primária (Switchgear) Tecnologia secundária (Automação de subestações) Arranjo de subestação convencional © ABB Group - 17 2-Sep-08 Histórico Arranjo de subestação com automação © ABB Group - 18 2-Sep-08 Evolução Arranjo de subestação com IEC61850 Revolução Controle remoto(NCC) Computador estação Estação Gateway Escritório SMS & PCM TCP/IP LAN Nível Estação Barramento Estação ou Interbay (LAN) IEC61850-8-1 Controle Proteção Controle & Proteção Proteção Controle Nível Bay © ABB Group - 19 2-Sep-08 Barramento Processo (LAN) IEC61850-9-2 Nível Processo Interface Processo Interface Processo Interface Processo Sistemas de automação de subestações Típico sistema de automação elétrica em indústrias LT AÉREA 69kV LT AÉREA 69kV LINHA 2 LINHA 1 TF-03 TF-02 TF-01 RS232 Protocolo Proprietá Proprietário SSLTA 88 SRS485M SRS485M RS485 RS485 SREDU/M Networ k Partner SERVICE RS232 1MRSC60029 1MRSC60028 1MRSC60028 1MRSC60028 1MRSC60028 1MRSC60028 1MRSC60028 Concentrador de comunicação Conversor RS232/RS485 RS485 © ABB Group - 20 2-Sep-08 Modbus NOTA: Rede de engenharia (parametrização, oscilografia, etc) ? Sincronização de tempo (GPS) ? Interface de controle ? CLP Protocolo (?) Ethernet: Maior capacidade e melhor desempenho Comunicação serial x ethernet Modbus/DNP3.0 Proprietários Comunicação serial baud rate: 9600/19200/38400 bps SCADA Sincronização IEC61850 Info - Reports IEC61850 GOOSE IEC61850 SNTP ETHERNET 100 Mbits Param. & Oscilo © ABB Group - 21 2-Sep-08 SCADA IEC61850 Parametrização IEC61850 Oscilografia Sincronização Param. & Oscilo Rede de automação, engenharia e sincronismo SCADA IEC61850 em anel GPS SWITCH SWITCH © ABB Group - 22 2-Sep-08 Engenharia SWITCH SWITCH SWITCH SWITCH SWITCH IEC61850: Comunicação Vertical Estação de controle Nível estação HMI Comunicação vertical serial “Aspirador de pó” IEC 61850 Nível de bay Controle Estação Computador Proteção Cabos paralelos (vertical) © ABB Group - 23 2-Sep-08 Cabos paralelos horizontal ? Nível de processo para NCC Interface Processo Exemplos: Comandos Eventos Proteção & Controle Interface Processo Gateway Controle Proteção Interface Processo SEs (Equipamentos, Processo) IEC61850: Comunicação Vertical Estação de controle Nível estação Comunicação Vertical serial “Aspirador de pó” Nível bay © ABB Group - 24 2-Sep-08 Exemplos: Amostras Trips Posições Nível processo HMI para NCC Estação Computador Exemplos: Comandos Eventos Gateway IEC 61850 Controle Proteção Interface Processo Proteção & Controle Interface Processo Controle Proteção Interface Processo SEs (Equipamentos, Processo) IEC61850: Comunicação Horizontal Estação de controle Nível estação Comunicação Vertical serial “Aspirador de pó” Nível bay HMI para NCC Estação Computador IEC 61850 Gateway IEC 61850 Controle Comunicação Horizontal serial Exemplo: Bloqueios Desbloqueios Estados Proteção Proteção & Controle Controle Proteção Comunicação Vertical serial © ABB Group - 25 2-Sep-08 Interface Processo Nível processo Interface Processo Interface Processo SEs (Equipamentos, Processo) © ABB Group - 26 2-Sep-08 Modernização de painéis existentes Incidência de arcos elétricos Maior exposição a riscos e acidentes Sem operador, 25% © ABB Group - 27 2-Sep-08 Com operador em frente a uma porta fechada, 10% Com operador manuseando chaves de manobra, 65% Riscos em eletricidade © ABB Group - 28 2-Sep-08 Eletricista deve estar apto a identificar e quantificar o perigo e utilizar ferramentas, equipamentos e procedimentos adequados © ABB Group - 29 2-Sep-08 Modernização de painéis existentes 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 © ABB Group - 30 2-Sep-08 Melhoria de desempenho do sistema ou subestação