RELATÓRIO TÉCNICO. Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado. Projeto Piloto Smart Grid de Parintins

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1 RELATÓRIO TÉCNICO Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado Projeto Piloto Smart Grid de Parintins Desenvolvimento de um Modelo de Referência, para as EDEs, fundamentado na experimentação de aplicações de um conjunto de tecnologias dentro do conceito Smart Grid Cotação: 25803/10 (OS: 60901)

2 PD A.0237A/RT-05-AA 2 / 14 SUMÁRIO 1 Introdução Lista de Acrônimos Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado GE ABB Referências Bibliográficas Conclusões Anexos GE ABB Histórico de alterações do documento consolidado Execução e aprovação...14

3 PD A.0237A/RT-05-AA 3 / 14 Resumo Este relatório compreende o atendimento do produto Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado da Etapa 4.1 Levantamento das soluções de Telecomunicações para as aplicações de automação propostas, prevista no cronograma da Proposta Técnica nº 25803/2010 PROJETO PARINTINS Desenvolvimento de um Modelo de Referência, para as EDEs, fundamentado na experimentação de aplicações de um conjunto de tecnologias dentro do conceito Smart Grid da Fundação CPqD para a Eletrobras Distribuição Alagoas.

4 PD A.0237A/RT-05-AA 4 / 14 1 Introdução Este relatório compreende o atendimento do produto Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado da Etapa 4.1 Levantamento das soluções de Telecomunicações para as aplicações de automação propostas prevista no cronograma da Proposta Técnica nº 25803/2010. O Projeto Piloto Smart Grid de Parintins (Desenvolvimento de um Modelo de Referência, para as Empresas de Distribuição de Energia da Eletrobrás, fundamentado na experimentação de aplicações de um conjunto de tecnologias dentro do conceito Smart Grid) da Eletrobras Distribuição Alagoas a ser implantado no Município de Parintins com participação de 3 (três) centros de pesquisa nacionais Cepel, CPqD e Universidade Estadual da Amazônia-UEA se baseia em tecnologias de comunicação para as redes de comunicação de medição avançada (AMI - Advanced Metering Infrastructure) das UCs (Unidades Consumidoras - Residencial, Comercial ou Industrial), de comunicação para medição de balanço energético e de temperatura de transformadores de energia elétrica, uma rede de comunicação para automação da rede de distribuição, de comunicação para o transporte das informações coletadas até um centro de gerência (backhaul) e de comunicação para acessos ao backhaul. O backbone e a construção do data center da subestação da EAE não fazem parte do escopo do Edital do Projeto Piloto Smart Grid de Parintins. O item 2 deste relatório apresenta a lista de acrônimos. O item 3 deste relatório abordará as Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado.

5 PD A.0237A/RT-05-AA 5 / 14 2 Lista de Acrônimos AMI AP CEAL CEPEL CPE DCU DR EAE EDE HAN NAN MAN MTBF MTTR MTU NLOS PLC RF UC WAN Advanced Metering Infrastructure Access Point Companhia Energética de Alagoas Centro de Pesquisas de Energia Elétrica Customer-Premises Equipment Data Collector Unit Demand Response Eletrobras Amazonas Energia Empresas de Distribuição de Energia da Eletrobras Home Area Network Neighborhood Area Network Metropolitan Area Network Mean Time Between Failures Mean Time To Recovery Meter Transmission Unit Non-line-of-sight Power Line Communication Radio Frequency Unidade Consumidora Wide Area Network

6 PD A.0237A/RT-05-AA 6 / 14 3 Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado A rede de radiocomunicação de acesso da automação da rede de distribuição será no modo ponto-multiponto na faixa de frequências em 450 MHz. Esta rede deverá ser composta por 10 rádios RDCs conectados via cabo ethernet geleado (apropriado para ambiente externo exposto ao tempo) aos religadores e instalados a aproximadamente 8,5 m do solo em postes da rede de energia elétrica de média tensão nas áreas contornadas nas cores preta, azul, vermelha e verde indicadas na Figura 2. Figura 1. Áreas do Projeto Piloto Smart Grid de Parintins Na primeira fase do Projeto Piloto Smart Grid de Parintins não serão previstos indicadores de falta da automação da rede de distribuição. 3.1 GE A empresa GE disponibiliza o rádio industrial MDS SD4 TM [1] mostrado na Figura 2 que provê comunicação baseada em IP a longas distâncias na faixa de frequência licenciada em 400 MHz com interfaces ethernet e serial para comunicação de religadores. As principais características técnicas são: Modo de operação ponto-multiponto como mostra a Figura 3; o Permite conexão de múltiplos pontos em um único rádio Access Point (AP). Permite conexão de múltiplos equipamentos em um mesmo rádio remoto (RDC - Remote Data Collector); O mesmo rádio para ambas as funções AP e RDC

7 PD A.0237A/RT-05-AA 7 / 14 Configuração e manutenção via Web; Temperatura de operação de -40 C a 70 C; Compatível com os padrões IEEE1613, IEC e EN61000; Compatível com os protocolos Modbus, Modbus, DNP3, TCP e UDP; Suporta comunicações Ethernet Bridging, IP para serial e serial para serial; Baixo consumo em sleep mode para alimentação via painel solar e bateria; Evita e detecta colisões para minimizar perdas de pacotes de dados; Alta sensibilidade de recepção para permitir comunicações de longa distância (-112 BER 1x10-6 ); Criptografia de dados baseado no protocolo AES de 128 bits; Acesso protegido por senha; Potência de transmissão até 5 W; Largura do canal e modulação configuráveis pelo usuário; Modos de duplexagem: half-duplex, simplex ou duplex; MDS SD4P incorpora 2 (dois) transceptores (um em standby) com 2 (duas) fontes de alimentação (AC e bateria de backup) com comutação manual ou automática em caso de falha detectada por alarme ou quando pacotes válidos não são recebidos dentro de um intervalo de tempo de 1 a 30 minutos ou por perda de alimentação AC no transceptor em operação; CSA Classe I, Div. 2 grupos A,B,C,D para áreas classificadas; Encapsulamento mecânico robusto (ambiente industrial), mas necessita de gabinete para instalação em ambiente outdoor (no Anexo 6.1 segue arquivo de troca de e fotos enviadas); Gerência de rede disponível; O Anexo 6.1 apresenta o data sheet do MDS SD4 TM.

8 PD A.0237A/RT-05-AA 8 / 14 Figura 2. Rádio industrial marca GE modelo MDS SD4 TM Figura 3. Modo de operação ponto-multiponto

9 PD A.0237A/RT-05-AA 9 / ABB A empresa ABB disponibiliza o rádio industrial AR400 mostrado na Figura 4 que provê comunicação baseada em IP a longas distâncias na faixa de frequência licenciada em 400 MHz com interfaces ethernet e serial para comunicação de religadores. As principais características técnicas são: Protocolos suportados: Modbus, IEC, DNP3, Profibus, Interfaces: o o Serial: 1xRS232, 2xRS232 e 1XRS422/485; Ethernet: 10 ou 100 Mbps. Modos de duplexagem: simplex, half-duplex e fullduplex; Potência de transmissão: 0,1 a 5 ou 25 W; Aplicação: Automação da rede de distribuição; Receptor GPS integrado ou via RTU; Supervisão remota da rede por meio de software baseado em Windows ou Linux incluindo configuração e desempenho por meio de estatísticas; Permite salvar e carregar arquivo de configuração; Firmware protegido por senha contra acesso não autorizado; Compatível com ETSI EN Listen Before Transmit, FCC, RSS, ECE10; Modos de operação: ponto-a-ponto; ponto-multiponto, multiponto-multiponto; Utiliza sofisticado mecanismo para evitar colisão de pacotes; Utiliza Store & Forward com quantidade ilimitada de retransmissão; Trabalha no modo router bridge; Comutação por pacotes; Suporte a VLANs, compressão de dados e criptografia; Disponibiliza de sistema de gerência de rede; Projetado para ambiente hostil: robustez mecânica elevada com encapsulamento à base de alumínio, mas necessita de gabinete para instalação em ambiente outdoor (no Anexo 6.2 segue arquivo de troca de e fotos enviadas); Frequência de operação: MHz;

10 PD A.0237A/RT-05-AA 10 / 14 Taxa de dados de saída: 10,84 kbps em 12,5 khz / 21,68 kbps em 25 khz; Taxa de dados de entrada: 150 bps a 115 kbps; Atraso na comunicação Tx/Rx: < 1.5 ms; Sensibilidade de recepção: > -110 BER 1x10-6 ; Alimentação: 13,8 V (10,8-15,6 V) DC; Consumo em idle mode (Rx): 380 ma; Cosnumo durante transmissão (Tx): 1,6 A / 1 W; 2,0 A / 5 W; Consumo em sleep mode: 2;5 ma; Temperatura de operação: -25 C a +60 C (ETSI : -25 C a +55 C); Dimensões: 208 x 108 x 63 mm Isntalação: Trilho DIN rail ou parafusado (4 x M4); Peso: 1,2 kg Compatível com os padrões: o Parâmetros de rádio: ETSI EN V 1.4.1, FCC part 90, RSS119; o EMC (comnpatibilidade eletromagnética): ETSI EN V 1.3.1; o Segurança elétrica: CENELEC EN :2001. A topologia da rede apresentada na Figura 5 mostra o mesmo rádio operando nas funções master (como access point) e remoto (a ser conectado no religador).

11 PD A.0237A/RT-05-AA 11 / 14 Figura 4. Rádio industrial marca ABB modelo AR400

12 PD A.0237A/RT-05-AA 12 / 14 4 Referências Bibliográficas Figura 5. Topologia da rede [1] [2] 33ec.aspx?productLanguage=us&country=BR 5 Conclusões A quantidade de fornecedores de solução de radiocomunicação da automação em 450 MHz encontrada e apresentada neste relatório é pequena. A empresa SEL também disponibiliza de uma solução baseada no modelo SEL-3031, mas é na faixa não licenciada de 900 MHz. 6 Anexos 6.1 GE C:\He_2011\ Eletrobras\Fornecedo C:\Users\carloshe\ Desktop\CPqD Mail - c C:\Users\carloshe\ Desktop\MDS SDxP D

13 PD A.0237A/RT-05-AA 13 / ABB C:\He_2011\ Eletrobras\Fornecedo C:\He_2011\ Eletrobras\Fornecedo C:\Users\carloshe\ Desktop\MB193u Cab C:\Users\carloshe\ Desktop\MB3317 Cab C:\Users\carloshe\ Desktop\WS4315 Cab C:\Users\carloshe\ Desktop\WS4520 Cab 7 Histórico de alterações do documento consolidado Data de emissão Versão Descrições das alterações realizadas 10/mai/11 AA Versão inicial

14 PD A.0237A/RT-05-AA 14 / 14 8 Execução e aprovação Elaborado por: Carlos Henrique Rodrigues de Oliveira Revisado por: Rinaldo Borges de Oliveira Alexandre Bagarolli Aprovado por: João Luiz Mercante Gerente de Engenharia de Sistemas e Soluções Data da emissão: 11/mai/11