COMISSÃO DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA REGIONAL IV CIERTEC SEMINÁRIO INTERNACIONAL SOBRE AUTOMAÇÃO DE REDES DE

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1 COMISSÃO DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA REGIONAL IV CIERTEC SEMINÁRIO INTERNACIONAL SOBRE AUTOMAÇÃO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E CENTROS DE CONTROLE Área de Distribuição e Comercialização Identificação do Trabalho: BR-36 São Paulo, Brasil, Setembro de EXPERIÊNCIA DA ELEKTRO NA CENTRALIZAÇÃO DO SISTEMA DE SUPERVISÃO E CONTROLE DE SUBESTAÇÕES UTILZANDO SISTEMA VSAT Tema: \ 01- Centros de Controle Tema: (Indicar conforme o temário) Autores: JOÃO DE SOUZA JUNIOR / SERGIO KIMURA Empresa ou Entidade: ELEKTRO ELETRICIDADE E SERVIÇOS S.A. PALAVRAS-CHAVE: CENTRALIZAÇÃO SATÉLITE AUTOMAÇÃO DADOS DO AUTOR RESPONSÁVEL Nome: João de Souza Junior Cargo: Tecnólogo Endereço: Rua Ary Antenor de Souza, 321 Telefone: +(55-19) / Fax: +(55-19) RESUMO O trabalho se propõe a estimular o debate sobre a experiência da ELEKTRO na centralização dos Centros de Controles utilizando como meio de comunicação a tecnologia de satélite e as questões de utilização de software de SCADA com configuração em rede local. Centralização de 7 Centros de Operações, com diversidade de enlaces de comunicação (LP, rádio, microondas, Carrier, etc) com uma variedade de modelos/marcas de Unidade Terminal Remota (UTR) utilizando diversos tipos de protocolos de comunicação. 1

2 EVOLUÇÃO DA OPERAÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO Os COD s iniciaram suas atividades à partir de 1978, atendendo em sua maioria apenas 1 localidade. Com a necessidade de melhor gerenciar os recursos disponíveis para a operação do sistema elétrico, a partir de 1995 foi possível concentrar as atividades de 64 COD'S. A partir da década de 80, iniciou o processo de regionalização dos COD'S, centralizando a operação do sistema elétrico para mais de uma localidade, limitados a área de concessão de um Distrito. Em 1997, contava mos com 22 COD s dos 64 que existiam em Com a necessidade de melhor gerenciar os recursos disponíveis para a operação do sistema elétrico, a partir de 1998 passou a ser somente 7, esses COD s regionalizados na área de concessão, sendo localizados nas seguintes cidades: Andradina, Atibaia, Guarujá, Itanhaém, Itapeva, Rio Claro e Votuporanga. Caraterísticas de operação dos 7 COD s: Centro de Operação Rio Claro SP comando de 3 SE s ( Remotas-FDTE) comando de 4 SE s (Remotas-FDTE) Posto de Operação 3 (*) supervisão e comando de 1 SÉ s (Remotas-TSP15) Posto de Operação 4 (*) supervisão e comando de 4 SE s (Remotas- Automat/ECIL) Posto de Operação 5 (*) supervisão e comando de 4 SE s (Remotas-GE-Harris D20) Posto de Operação 6 (*) supervisão e comando de 2 SE s (Remotas-CMW) Gabinete com 5 módulos Centrais para supervisão e comando de 5 SE s (Remotas TSP15) 1 módulo de supervisão de 1 SE com sistema SV1A. Centro de Operação Atibaia SP comando de 3 SE s (Remotas-FDTE) comando de 2 SE s (Remotas-CMW) Posto de Operação 3 (*) supervisão e comando de 1 SE s (Remotas- MOTOROLA) Posto de Operação 4 (*) supervisão e comando de 4 SE s (Remotas-GE-Harris D20 e Automat/ECIL) Centro de Operação Guarujá SP comando de 3 SE s (Remotas-FDTE) comando de 2 SE s (Remotas-CMW) Posto de Operação 3 (*) supervisão e comando de 2 SE s (Remotas- Automat/ECIL) 1 módulo de supervisão de 1 SE com sistema SV1A. Centro de Operação Itanhaém SP comando de 1 SE (Remotas-FDTE) comando de 1 SE (Remotas- Automat/ECIL) 5 módulos de supervisão de 5 SEs com sistema SV1A. Centro de Operação Itapeva SP comando de 1 SE (Remotas-CMW) comando de 1 SE (Remotas- MOTOROLA) 2

3 Posto de Operação 3 (*) supervisão e comando de 1 SE (Remotas- Automat/ECIL) Posto de Operação 4 (*) supervisão e comando de 4 SE s (Remotas-GE-Harris D20) 1 módulo Central para a supervisão e comando de 1 SE (Remota-TSP15) 5 módulos de supervisão de 5 SEs com sistema SV1ª Centro de Operação Andradina SP comando de 1 SE (Remotas-FDTE) comando de 3 SE s (Remotas-GE-Harris D20) Posto de Operação 3 (*) supervisão e comando de 1 SE (Remota-GE-Harris D20) 1 módulo Central para a supervisão e comando de 1 SE (Remota-TSP15) 3 módulos de supervisão de 3 SEs com sistema SV1A. CENTRALIZAÇÃO DOS COD S Privatização em Julho/1998 Decisão para a centralização do Centro de Operações: Agosto/1999 Cronograma estabelecido para o início da Centralização dos Centros de Operação: Abril/2001 Término: Julho/2001. Diversidade de enlaces de comunicação (LP, rádio, microondas, Carrier, etc); Diversidade de equipamentos nos Centros de Operação (microcomputadores, centrais do sistema TSP15, módulos do sistema SV1A, modems, etc) Todas os sistemas de supervisão foram convertidos para o meio de comunicação via satélite (V-SAT), para um único COD/COS centralizado localizado na sede corporativa da ELEKTRO em Campinas. Centro de Operação Votuporanga SP comando de 3 SE s (Remotas-CMW) Posto de Operação 3 (*) supervisão e comando de 1 SE (Remota-EFACEC) Gabinete com 3 módulos Centrais para supervisão e comando de 3 SE s (Remotas- TSP15) comando de 2 SE s (Remotas- Automat/ECIL e GE-Harris D20) 5 módulos de supervisão de 5 SEs com sistema SV1A. (*)utilização do software SCADA para IHM. Centro de Operação do Sistema: Foi estruturado com hardware e software para agilização do atendimento ao cliente, levando em consideração os aspectos de telecomunicação, atendimento e supervisão do sistema elétrico, as exigências cada vez maior do mercado consumidor quanto a continuidade e qualidade do fornecimento de energia elétrica, aliada a necessidade de melhor aproveitamento dos recursos disponíveis, tanto humano quanto material. As 89 SE s que compõem o SSCS (Sistema de Supervisão e Controle de Subestações), sendo 60 SE s de 138kV, 08 SE s de 88kV, 19 SE s de 69kV e 02 SE s de 34,5kV, todas integradas no Software SCADA. 3

4 Tendo em vista os 09 tipos de remotas existentes, com diferentes protocolos, pertencentes a diversas gerações tecnológicas e configurações diferentes tiveram que ser adotadas várias medidas para integrá-los em um único software SCADA (Elipse E3). Instalados em dois Servidores no Data Center, que rodam (em Hot-Standby), o software SCADA Elipse E3, responsável pelo gerenciamento da comunicação com todas as SE s, geração de arquivos históricos das grandezas elétricas e dos eventos de cada SE supervisionada. O módulo Viewer do E3, permite que os vários postos de operação (PO) do COS acessem o servidor, visualizando o diagrama unifilar das SE s, com os estados dos equipamentos supervisionados, alarmes ativos, grandezas elétricas vigentes, bem como a execução de comandos nos equipamentos. Características do software SCADA adotado : O Elipse E3 é composto de três programas principais: A Ferramenta Elipse E3 é composta de 3 aplicativos Básicos, que são o E3 Studio (Ferramenta de Configuração), E3 Viewer (Ferramenta de Visualização e Operação) e E3 Server (Servidor de Dados). A Figura 1 mostra a Arquitetura do Sistema E3 Server: É o programa principal (Servidor de dados), onde são processadas as comunicações e gerenciados os processos de execução do software, permitindo o envio de informações aos clientes de dados, principalmente os Viewers. O E3 Server pode ser configurado para rodar em uma máquina ou máquinas independentes, repassando as informações para os Viewers em qualquer ponto da rede. Os Servers estão divididos em versões Advanced e Enterprise, e ambos incluem uma licença de E3 Viewer. A interface com o usuário se restringe a um ícone que aparece no System Tray (junto ao relógio do Windows) para indicar que está rodando. A Figura Projeto 2 mostra a Arquitetura de E3 Viewer: É o ambiente com a interface de execução dos aplicativos gerados pelo Studio. Opera como a interface gráfica do usuário com o processo, permitindo navegação pela aplicação e visualização dos dados do Server. Podem ser executados vários Viewers (desde que licenciados) permitindo várias visualizações do processo, inclusive em estações diferentes, desde que estejam ligados via rede TCP/IP. Os Clients também podem ser executados através da Internet via Browser. Pode ser executado diretamente do Menu de Start do Windows, ou então através de um botão no Studio. Na Configuração atual, o E3 Viewer é executado nas máquinas dos operadores, o Server é executado no servidor, e o Studio pode ser executado tanto no servidor como em qualquer outra máquina, além do acesso remoto ao servidor (RAS). Uma das características do E3 é permitir a edição e execução de vários projetos simultâneos. Isso permite que os sistemas de automação sejam distribuídos em módulos, facilitando a configuração e manutenção do sistema. Em configuração, os vários aplicativos podem compartilhar informações comuns, além de evitar a repetição de ítens desnecessários. Além disso, um aplicativo pode chamar funções ou acessar 4

5 propriedades de outro, tornando um sistema realmente modular. Todos os aplicativos podem utilizar as Bibliotecas instaladas na máquina, controles ActiveX e módulos nativos do Elipse E3. As ligações entre os aplicativos e destes para seus módulos são feitos através dos Links. Os Links representam a tecnologia desenvolvida pela Elipse Software que permite aos módulos servidores e clientes se conectarem/desconectarem em execução, além de permitir e coordenar o fluxo de informações entre eles. Além disso, cada aplicativo (Projeto) pode ser executado e interrompido, sem prejudicar o funcionamento do software. É claro que na ausência da execução de um projeto, aqueles módulos que dependem dos dados gerados por ele ficarão com seus Links desconectados, ora não poderão receber ou enviar dados. Assim que o Projeto voltar a ser executado, todos os Links serão refeitos automaticamente, voltando a comunicação a seu estado normal. A fim de coordenar o uso de vários aplicativos, entra em cena o conceito de Domínio, que é o nome dado à um conjunto de aplicativos. Os aplicativos pertencentes à um Domínio podem ser executados em conjunto pelo Servidor (E3 Server), de forma a facilitar a configuração e execução. O uso do Domínio facilita ainda a localização do servidor pelos Viewers (E3 Viewer), além de permitir a criação de unidades Stand-by no caso de algum componente, projeto ou Domínio vir a falhar. O Domínio é representado por um Nome (Nome do Domínio) que é informado em cada Projeto. O Domínio Elektro é composto de dois aplicativos base chamados Elektro.PRJ e DB.PRJ, que contém serviços básicos para os outros aplicativos. A partir daí, cada subestação possui um aplicativo próprio, anexado a um índice, para efeito de facilidade de configuração. O Arquivo de domínio determina o conjunto de aplicativos que devem ser executados pelo Servidor. Fig 3 Arquitetura de Aplicativo Individual E3 Studio: Ferramenta única de configuração da aplicação. Através do Studio são configurados todos os módulos do E3, servindo como plataforma universal de desenvolvimento. Possui um ambiente moderno e amigável, incluindo o editor gráfico para a criação da interface com o usuário e editor de Scripts. Os módulos Server incluem ainda: SERVER - Servidor e runtime da aplicação VIEWER - Estação de operação do sistema (visualização e operação) IO DRIVER - Gerenciador de tags e drivers DB SERVER - Gerenciador de banco de dados (inclui acesso nativo a arquivos Access) SCRIPTS - Suporte a VB Script RELATÓRIOS - Ferramenta para a geração de relatórios OPC CLIENT - Suporte a OPC como cliente E3 LIB - Biblioteca de objetos Elipse HOT STANDBY - Suporte a Hot-Standby 6. CONCLUSÃO O sistema adotado foi concebido para ser extremamente flexível, adaptando-se a todos os tipos de alterações e implementações que possam vir a ser necessário. Software SCADA executado em dois servidores em hot standbay, sendo utilizado por vários operadores ligados em rede executando vários projetos, simultâneos. Isso permite que os sistemas de automação sejam distribuídos em 5

6 módulos, facilitando a configuração e manutenção do sistema. Considerando que sendo o sistema de telecomunicação é o fator restritivo preponderante para a centralizacão de um COD, o critério adotado foi o de definir previamente a área de abrangência para a operação centralizada, a avaliação da performance de telecomunicação, utilizando as tecnologias hoje existentes, sem grandes investimentos em novos sistemas de telecomunicação. Novas tecnologias em informática e comunicação começam a ser viabilizadas, (satélite), sistemas de telecomando e manobras de redes elétricas. Estamos testando/avaliando pela Empresa várias novas tecnologias, buscando sempre a redução do tempo de restabelecimento, com isso, a satisfação do cliente 6

7 Quem é a ELEKTRO? Clientes: 1,7 milhão Habitantes: 6 milhões Municípios: 228 Subestações: 119 Alimentadores: 619 Postes: 1,5 milhão Transformadores: 110 mil Ext. Redes: km Ext. Linhas: km Cobertura de mercado: 99,9% urbano 85% rural Empregados: a. distribuidora do Brasil em volume comercializado Receita Líquida 2001: R$ 1,6 bilhão Privatizada em 1998 Área 121 mil km 2 4% de market-share (Brasil) MATO GROSSO DO SUL PARANÁ SÃO PAULO MINAS GERAIS RIO DE JANEIRO Oceano Atlântico 7

8 CENTRO DE OPERAÇÃO E ATENDIMENTO CODs 7 CODs 1 COD Operação: 234 empregados Operação: 160 empregados Operação: 92 empregados Atendimento: 225 Agências Aproximadamente 400 empregados 7 Call Centers 1 Call Center 189 empregados 210 empregados 8

9 9

10 Arquitetura do Sistema SCADA Fig 1 Arquitetura do Sistema Em linhas gerais a arquitetura do sistema pode ser resumida ao esquema mostrado abaixo: Estações de Operação Rede Local Última Milha Estação de Configuração Servidores de Comunicação Hot StandBy Hub/Router COS TCP/IP Servidor de Banco de Dados EFACEC (4F) HARRIS DNP3.0 MOTOROLA (DNP3.0) TSP15 (TSP15) SV1A ICPCON (ASCII) CMW (CMW) FDTE HDLC Fig 1 Arquitetura do Sistema 10

11 Fig 2 Arquitetura de Projeto Domínio Subestação 1 Módulo 1 Módulo N Subestação 2 Módulo 1 Módulo N Subestação N Módulo 1 Módulo N Serviços Comuns Serviço de Banco de Dados Servidor de Alarmes Tela de Alarmes Tela de Eventos Outras Telas Comuns Servidor Serviços DB Server SERVIDOR PRINCIPAL Alarmes Bibliotecas Scripts I/O Servers Data Servers Thin-Client Server SERVIDOR STANDBY Fig 2 Arquitetura de Projeto 11

12 Subestação N Driver de Comunicação TCP/IP Configuração de Alarmes Não-Padrão da Subestação Tela Principal da Subestação Objetos Gráficos da Biblioteca Histórico Servidor de Dados da Subestação Objetos de Dados da Biblioteca Fig 3 Arquitetura de Aplicativo Individual 12

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