E-book. Agosto, 2016

Transcrição

1 E-book Agosto, 2016

2 NOTA Action₀NET é uma marca registrada da Spin Engenharia de Automação Ltda. E Wise é uma marca registrada da Sinapsis Inovação em Energia. Todas as outras marcas e nomes de produtos são marcas registradas de seus respectivos proprietários e/ou empresas. Em virtude do contínuo desenvolvimento de seus produtos, a informação contida neste documento está sujeita a alterações e/ou modificações sem prévia notificação. A Spin e a Sinapsis não se consideram responsáveis por erros de digitação ou interpretação das informações aqui contidas; e/ou por danos e prejuízos causados/gerados a terceiros. O conteúdo desta publicação poderá ser alterado a qualquer momento sem que exista a obrigação de notificar qualquer parte envolvida; isto não implicará, em nenhuma hipótese, em alterações, reclamações ou extensão de garantia. Texto de 2016, Spin Engenharia e Sinapsis. spinengenharia.com.br Todos os direitos reservados.

3 A cidade não pode parar.

4 Índice Apresentação Introdução Solução ActionWise

5 Apresentação A melhor solução em ADMS

6 ActionWise ADMS de quem entende para quem precisa O mercado de energia elétrica está mudando. Os avanços tecnológicos, aliados às novas demandas regulatórias, exigem repensar a forma como as empresas de distribuição lidam com faltas e restabelecimento de energia. Spin e Sinapsis trabalham com este mercado há tempo suficiente para entender quais são os novos rumos, mas também para oferecer as melhores soluções. O arcabouço regulatório atual torna necessária a implantação de procedimentos de inovação que garantam a melhoria constante dos indicadores de qualidade como único meio para atingir as metas acordadas. Nossa intenção com o produto ActionWise é auxiliar concessionárias de distribuição de energia a atingir estas metas, superando-as. Entre fatores que melhoram os índices, estão o isolamento da falta e o restabelecimento do fornecimento de energia no menor tempo possível. Este e-book foi criado para apresentar a solução de self-healing ActionWise criada em parceria pelas duas empresas, disponibilizando uma solução inovadora adequada aos mais avançados conceitos de Redes Elétricas Inteligentes. A solução pode ser aplicada tanto ao controle de algumas unidades como até centenas de equipamentos, de acordo com a licença adquirida. Em caso de dúvidas ou interesse, entre em contato conosco. Estamos prontos para ajudá-los. relacionamento@spinengenharia.com.br

7

8 Introdução As opções do ActionWise

9 O ActionWise é um SCADA/ADMS desenvolvido em parceria pelas empresas Spin Engenharia de Automação e Sinapsis Inovação em Energia. Neste documento destaca-se a implementação da função FLISR (Localização de Falta, Isolação e Restauração do Serviço) no ActionWise, mas outras funções de ADMS são também implementadas. A solução ActionWise pode ser implementada de três formas distintas, como apresentado abaixo: a) Solução independente: implanta-se de forma autônoma em um hardware que faz a aquisição dos dados do campo (alimentadores, religadores e chaves automatizadas) referentes aos circuitos monitorados e controlados, designados de região controlada. No caso de ocorrência de uma falta na região controlada, o ActionWise detecta a mudança de estado e define a melhor estratégia a ser adotada para isolar o problema e restaurar o sistema. Esta estratégia pode ser executada automaticamente ou sob comando do operador dependendo do modo selecionado, automático ou manual. b) Solução complementar a um SCADA existente: neste caso, existe um SCADA no Cliente, responsável pela interface com os equipamentos de campo da região controlada. Sempre que este SCADA detecta uma falta, a informação é enviada ao ActionWise por meio de um protocolo TCP/IP padronizado (OPC, DNP 30, IEC ). O ActionWise realizará a análise da contingência e definirá a melhor estratégia para o isolamento da falta e recomposição do sistema, enviando ao SCADA do Cliente a relação de manobras que devem ser executadas.

10 c) Action₀NET como SCADA/ADMS: se o cliente já possui o SCADA Action₀NET, basta adicionar às funções ADMS ao SCADA existente, para dispor da solução na região controlada de forma semelhante ao apresentado na alínea (a). ActionWise ActionWise Figura 1: Esquema das soluções (a) e (b).

11 Invista na redução inteligente de DEC.* * Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora.

12 Solução ActionWise Detalhes do produto

13 Criação da Base de Dados de Telas A base de dados com todos os elementos topológicos da região controlada, composta pelos dados dos disjuntores, religadores e chaves automatizadas é gerada no módulo ADMS da solução. Esta base pode ser gerada manualmente pelo editor do módulo ADMS ou importada por meio de um módulo adicional da solução (importador), a partir do cadastro técnico da empresa. As figuras 2 e 3 exemplificam a geração da base através da importação dos dados do GIS e por meio de configuração manual, respectivamente. Figura 2: Base de dados com topologia importada do GIS da concessionária.

14 Figura 3: Base de dados com topologia gerada a partir do cadastramento manual. A base é gerada em MS SQL Server (SinapRemote) e tem os parâmetros da rede necessários para executar os módulos de processador topológico, estimador de estados e análise de contingências, como também para executar o software em modo simulação, usando dados de carregamento similares aos reais, gerados a partir de informações importadas, ou obtidas, em tempo real, a partir da geração de arquivos históricos. Na biblioteca de símbolos gráficos, já existem objetos para cada elemento da região controlada, permitindo a criação de telas com os esquemas lógicos, em minutos. A figura 4 apresenta, após a execução do importador, como ficaram os objetos instanciados. Também mostra como é o template de um tipo de elemento (neste caso chave). Figura 4: Base de dados com todos os objetos da região controlada instanciados e exemplo do template do elemento chave.

15 Deve-se observar que uma aplicação do ActionWise já dispõe, automaticamente, de relatórios padrão da área elétrica, como mostrado na figura abaixo. Figura 5: Cabeçalho padrão com relatórios disponíveis. Para a criação de telas com o esquema topológico das lógicas controladas por meio da função ADMS/FLISR, já há uma biblioteca de objetos pronta da função, que permite a criação das telas de lógicas em tempo bastante reduzido. A figura 6 mostra uma tela sendo criada com a biblioteca de símbolos associada à função FLISR, usando a cultura de uma concessionária de distribuição. Figura 6: Construção de uma tela com laços lógicos da função FLISR gerador a partir da biblioteca de símbolos existente.

16 Cada objeto já vem com todas as funcionalidades do elemento da região controlada. Assim, por exemplo, um religador apresenta a cor de seu status, e um duplo clique sobre ele mostra uma janela com diversas informações associadas que permitem, inclusive, em modo simulado, causar uma falta e verificar como o ActionWise reagirá em resposta a esta falta. Arquitetura Interna do Sistema A figura 7 (próxima página) apresenta a organização da solução Action- Wise. Em tempo real, a interface do sistema com o processo pode ser: A. diretamente com o processo controlado, em que o Action- Wise lê dados de equipamentos de campo e atua no processo seguindo as estratégias de controle; B. com o SCADA do Cliente, que faz a interface com o processo e envia os dados para o ActionWise utilizando um protocolo servidor sobre TCP/IP (OPC, DNP 3.0 ou IEC ). Na ocorrência de faltas, o ActionWise envia comandos para o SCADA do cliente, seguindo as estratégias de controle. Quando o ActionWise entra em modo simulado, é suspensa a comunicação com o campo e a solução assume um estado inicial de referência com as chaves e seu carregamento em situação normal para o horário. A partir daí, periodicamente, são gerados valores incrementais mínimos de carregamento, mostrando que o sistema está operacional e por meio das telas do ActionWise, é possível simular todo o tipo de falta e o software responderá de forma idêntica ao tempo real, estabelecendo ações para a isolação da falta e restauração do serviço.

17 ActionWise Figura 7: Arquitetura do software de ActionWise. A geração da base de dados do ActionWise, como apresentado anteriormente pode ser feita importando os dados de uma base GIS do cliente ou a partir da entrada manual dos dados dos elementos da região controlada pela solução. O software já possui importador para várias plataformas GIS de distribuidoras. Funcionalidades da Solução O ActionWise é aderente ao conceito de Smart Grids, executando a função de localização de falta, Isolação do problema e restauração do

18 serviço, em tempo real, usando algoritmos que visam maximizar indicadores de qualidade, respeitando estratégias e limitações existentes. As principais funcionalidades do ActionWise são destacadas a seguir: O ActionWise possui capacidade para executar a transferência automática de cargas, em eventos caracterizados como contingência (atuação de funções de proteção). Pela flexibilidade da solução, outras funções de ADMS podem ser adicionadas. O algoritmo de reconfiguração pode ser programado para observar a carga dos alimentadores, assim como dos transformadores de subestação para determinar se há potência disponível para ser utilizada. Nenhuma linguagem ou rotina é necessária para implementar a solução, pois ela utiliza um processador topológico que, a cada mudança do estado de uma chave, é executado, redefinindo a topologia do sistema, separando-o em ilhas observáveis e, posteriormente, em função das restrições estabelecidas, definindo as manobras necessárias para restaurar o sistema. O sistema realiza o registro completo de cada dispositivo em operação e do estado das modificações. Todos os registros são datados com resolução de milissegundos, permitindo auditar os eventos na rede de distribuição. As telas da solução são acessíveis de qualquer dispositivo móvel, como tablets e smartphones. Caso haja qualquer indicação que possa pôr em risco a segurança da operação, tanto de vidas quanto da rede, a transferência será bloqueada e um alarme será exibido com o motivo pelo qual a transferência não foi executada. Operações realizadas pelo sistema são precedidas de toda segurança possível. Antes e durante a realização de um comando de reconfiguração de rede, o sistema certificar-se de que não há anormalidades nos dispositivos envolvidos.

19 Exemplos do ActionWise A seguir são apresentadas duas telas de uma aplicação típica do ActionWise. A primeira tela, mostra um diagrama lógico de uma área de controle onde existem quatro alimentadores (barras verticais) e 15 equipamentos de controle (disjuntores dos alimentadores e religadores). A cor dos alimentadores prevalece nos trechos de linha alimentados por este. Um duplo clique sobre um elemento da rede apresenta seu estado e permite, inclusive, simular uma falta se o sistema estiver em modo simulado. Apenas chaves liberadas são usadas em manobras definidas pelo algoritmo visando recuperar parte das cargas perdidas. Como resultado da execução do algoritmo é enviado ao campo um conjunto de manobras que restaura os serviços, após isolar a falta. Um duplo clique no estado liberado mostra o estado de todas as variáveis da chave associadas a este estado. Neste exemplo, no canto direito inferior da tela existe a chave manual/automático que define se as manobras deverão ser autorizadas pelo operador (modo manual) ou se o sistema deverá executá-las, automaticamente (modo automático). Figura 8: Tela do ActionWise configurado para uma aplicação piloto.

20 Na segunda tela, foi simulada uma falta no trecho 1 e como resultado foram executados os comandos indicados na janela de manobras. Após a execução, os equipamentos manobrados aparecem com um círculo amarelo tracejado em volta, indicando que foram comandados pelo ActionWise. Estes círculos são removidos pressionando-se o botão Limpar da janela de manobras. No exemplo, para minimizar os efeitos da falta foram fechados dois religadores (RA e RA582548) e aberto um religador (RA943685). Com isso apenas o trecho 1 foi isolado e ficou sem energia (cor branca). Figura 9: Tela do ActionWise após a execução dos comandos da janela de manobras. Figura 10: Tela do ActionWise mostrando os eventos do dia.

21 Características do Algoritmo Implementado Estimação de estados da rede O sistema de reconfiguração automática funciona a partir da aquisição dos dados dos equipamentos de campo e dados topológicos e elétricos da rede, obtidos em tempo de projeto. Com essas informações, o ActionWise realiza a estimação de estados da rede, sempre que muda o estado de uma chave. Dessa maneira, caso ocorra uma falta, é possível iniciar o algoritmo de otimização com uma estimação imediatamente anterior à ocorrência do defeito (condição pré-falta). Com a utilização de curvas típicas de carga para cada alimentador, é possível prever o estado da rede para horas à frente, o que permite obter uma sequência de manobras que seja sustentável durante todo o período em que a falta estiver presente na rede, e não apenas para o instante da ocorrência. Verificações antes de executar o algoritmo de otimização Após detectar uma ocorrência na rede, antes de iniciar o algoritmo de otimização, o sistema verifica algumas condições limitantes, a depender da situação, por exemplo: Automação desabilitada no sistema, subsistema, alimentador ou dispositivo; Dispositivo não automatizado (na configuração); By-pass ativado; Falha de comunicação; Modo local; Problema fatal (saúde do dispositivo); Sinalização de trabalho de linha viva ativado (etiqueta de manutenção);

22 Trechos de linha não energizados. Cada condição pode ter uma consequência diferente no sistema. A falha de comunicação em um equipamento pode acarretar apenas na retirada desse equipamento das lógicas de restauração, um comando de automação desabilitada, por outro lado, impede o funcionamento de toda a lógica. A influência de cada uma das condições limitantes deve ser discutida previamente com a distribuidora e configurada posteriormente na lógica de restauração. O sistema não interferirá em operações manuais iniciadas por equipe de campo ou operadores do SCADA. O sistema não tomará nenhuma ação de controle quando detectar o fechamento de um dispositivo devido a qualquer solicitação externa. Quando um dispositivo abrir devido a uma solicitação externa, o mecanismo de automação aguardará um período de tempo (configurado pelo usuário) para validação das sinalizações enviadas pelo dispositivo. Se o tempo se expirar e nenhum sinalizador surgir durante este período, o mecanismo de automação assumirá que o dispositivo foi aberto por uma operação de abertura manual. Lógicas para Restauração do Sistema O algoritmo de otimização é iniciado pela identificação dos equipamentos de manobra que podem participar da reconfiguração da rede para o evento detectado. Então, as sequências de manobras consideradas mais simples são identificadas, sendo utilizadas como variáveis de entrada ao algoritmo genético modificado, para melhorar seu desempenho. Para determinar a sequência ótima de manobras, as seguintes variáveis são argumentos da função objetivo: Número de manobras; Indicadores de continuidade; Energia não distribuída.

23 A sequência obtida deve manter a rede dentro de seus limites operacionais, respeitando os valores estabelecidos de carregamento de equipamentos e trechos, além das tensões nas barras do sistema. Em configurações topológicas mais simples, com poucas possibilidades de manobras entre circuitos, podem ser utilizadas lógicas mais simples para a reconfiguração do sistema, ao invés do algoritmo citado anteriormente. No caso de haver mais de uma fonte alternativa, o cliente poderá definir uma fonte preferencial. Caso no momento de uma reconfiguração a fonte preferencial não possua carga disponível ou que não haja uma fonte preferencial configurada, o sistema tratará a reconfiguração pelo algoritmo padrão, baseado na demanda disponível para a reconfiguração. Ao determinar uma reconfiguração, o sistema poderá enviar comandos de troca de grupo de ajuste para os dispositivos, pois os parâmetros de proteção dos dispositivos podem ser uma preocupação dependendo da fonte pela qual estão sendo supervisionados. Obtida a melhor sequência de manobras, é iniciado o envio de comandos aos equipamentos de campo. Primeiramente, o sistema executa as mesmas verificações de condições anormais citadas anteriormente. Caso não haja novos bloqueios ou eventos, é enviada ao campo a sequência de comandos. Mobilidade A solução proposta permite o acesso a telas da solução por meio de dispositivos móveis, como tablets e smartphones. Para tal, basta adequar a licença de uso do software para, simultaneamente, permitir o acesso de um número definido de dispositivos móveis, assim como dotar o computador onde está implantada a solução de acesso à internet.

24 Figura 11: Acesso a telas do SCADA com ADMS via dispositivos móveis. Se inclusa a opção de mobile, as telas podem ser configuradas conforme as definições do cliente. Confira duas telas mobile para uma aplicação. Figura 12: À esquerda, estado e circuito de cada religador. À direita, dados detalhados de 1 religador.

25 Objetivo Nossa intenção é colaborar com concessionárias de energia a fim de contribuir para a redução de seu índice de DEC, aumentando seu nível de desempenho e a rentabilidade de seu negócio.

26 Agosto, 2016 Interessado? Entre em contato conosco. Péricles Toledo pericles@spinengenharia.com.br Carlos Trovó trovo@spinengenharia.com.br Marcelo Pelegrini marcelo.pelegrini@sinapsisenergia.com Daniel Duarte daniel.duarte@sinapsisenergia.com