A experiência da Coelba na Automação de Rede de Distribuição utilizando tecnologia satélite banda L

Transcrição

1 XXII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétri SENDI a 10 de novembro Curitiba - PR - Brasil CARLOS ALBERTO DE SOUZA COSTA Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia ccosta@neoenergia.com Emanuela Paranhos Lima Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia eparanhos@neoenergia.com A experiência da Coelba na Automação de Rede de Distribuição utilizando tecnologia satélite banda L Palavras-chave Automação Banda L Distribuição Satélite Resumo O objetivo deste trabalho é apresentar a experiência da Coelba na adoção do meio de comunicação satélite banda L com equipamentos BGAN na automação da rede de distribuição após a instalação ao longo de três anos de mais de 450 equipamentos na rede. Com presença em 417 municípios do estado da Bahia, mas com cobertura de operadoras celular em apenas 50% destes municípios era fundamental dar um salto tecnológico optando por uma nova forma de automatizar chaves e religadores da rede de distribuição. Aliado a isso a queda da qualidade da rede GSM/GPRS das operadoras forçava os indicadores de sucesso dos telecomandos para baixo, obrigando a saída sempre que possível da rede celular. A opção por uma topologia onde preservasse o acesso tanto a automação via o SCADA como também a configuração do equipamento remotamente deveria ser preservado. O resultado disso é que conseguimos alavancar as instalações de religadores na nossa rede, e trazer a disponibilidade da comunicação para a casa dos 98% ( considerando os equipamentos que permaneceram conectados durante o mês ),porém com desafios técnicos e operacionais que deverão ainda ser equacionados pelas áreas de engenharia. 1. Introdução 1/9

2 Tendo presença em 415 dos 417 municípios do estado da Bahia e com cobertura celular em apenas 52% destes municípios, automatizar todos os religadores e chaves da rede dedistribuição torna-se uma tarefa muito difícil. Aliado a isso as crescentes reclamações dos orgãos de operação do sistema elétrico sobre a qualidade da comunicação nos pontos já automatizados por tecnologia celular aumentam a necessidade pela busca de novas formas de automação. De 2010 até 2016 houve um investimento muito forte na automação dos religadores de rede passando-se de 54 em 2010 para 2053 religadores automatizados até 2016 ( ver tabela 1), como não houve investimentos significativos em rede própria e a queda da qualidade das operadoras praticamente obrigava por uma tecnologia satélite com custos mais atraentes. Tabela 1 -Quantitativo de Religadore por ano. Após algumas experiências com outras tecnologias a Coelba optou 2013 por adotar o equipamento HUGHES BGAN 9502 com tecnologia satélite banda L para automatizar seus religadores. De 2013 até hoje a quantidade de equipamentos que utilizam este meio de comunicação só cresce, de um projeto piloto de 100 unidades já contabilizamos mais 710 equipamentos adquiridos e cerca de 400 instalados. Em relação ao indicador de disponibilidade da comunicação apurado na plataforma AXON e também no SAGE ( SCADA desenvolvido pelo CEPEL ) apontam para uma melhora significativa no desempenho, variando de 95 a 99% no ano de Do ponto de vista de aumento de disponibilidade não há dúvida da eficácia da plataforma BGAN, o grande desafio hoje é manter o controle do tráfego de dados e também viabilizar o alto investimento nos equipamentos. 2. Desenvolvimento Aspectos Históricos De 2010 até 2014 houve uma grande demanda por automação de religadores e chaves na Coelba, baseada quase que exclusivamente na rede celular GSM/GPRS, a disponibilidade satisfatória na casa de 95% não deixava dúvidas que poderíamos expandir as automações utilizando esta rede de dados ( ver gráfico 1). 2/9

3 Gráfico 1 Crescimento de automação de equipamentos de rede O problema era que a demanda por novas automações de rede não se limitava a áreas onde as operadoras celular possuíam cobertura, hoje todas as quatro ( Oi, TIM, VIVO e CLARO ) respondem apenas por 52% dos municípios do estado, cabendo a Coelba optar por infraestrutura própria ou partir para soluções satélite. Além disso eram crescentes as reclamações quanto a queda na efetividade dos telecomandos dos equipamentos já automatizados, ( ver gráfico 2), convivíamos com atrasos na rede celular, ausência de sinal no horário comercial ou simplesmente queda da estação da operadora quando faltava AC no município,indicando a inexistência de banco de bateria que suportasse a ERB em funcionamento por um período mínimo aceitável. 3/9

4 Gráfico 2 - Taxa de Sucesso de Telecomando no ano de 2014 Primeira experiência com Satélite Banda KU A primeira alternativa testada a época foi a tecnologia da banda KU com serviço da TELESPAZIO ( ver figura 1), além do custo do serviço mensal e da suscetibilidade a interferência da chuva, a principal desvantagem da adoção deste meio era o tamanho da antena e a necessidade de utilização de um gabinete com fonte e bateria ( já que o equipamento é alimentado com AC). Figura 1 - Antena de Banda KU no poste Outra desvantagem era a necessidade de instalação de um poste apenas para a instalação dos equipamentos de comunicação, já que o poste do religador não suportava a carga adicional. 4/9

5 A escolha da Plataforma BGAN Em 2013 nos foi apresentado o equipamento BGAN 9502 ( two piecies ), o equipamento se mostrava bastante robusto e possuia as seguintes vantagens: Alimentação 12 VCC, podendo ser suprida pelo religador; Fácil instalação, podendo ser instalado no mesmo poste do religador; Configuração por Web Browser. Após alguns testes em laboratório observamos que o grande problema seria controlar o tráfego gerado pelo religador e pelo SCADA já que os custos do Mbyte eram relativamente altos, manter as configuraçãoes não só do religador como também do SCADA da mesma forma como fazíamos com comunicação celular poderia inviabilizar o projeto. Começamos adequando o mapa DNP3 do religador visando "exugá-lo" ao máximo. Do lado do SAGE aumentamos o tempo de polling mantendo ativados os espontâneos do religador. Concluídos os testes e definimos pela aquisição de 100 peças com serviço de transmissão de dados prestado pela ONIXSAT. A topologia adotada utilizava o BGAN conectado a um conversor Ethernet/ serial que possibilitava a comunicação com as duas portas do relé, a da automação ( chamada de porta DNP3) e a porta de configuração, onde a equipe de proteção faz os ajustes e descarrega a oscilografia (topologia mostrada na figura 2). Figura 2 Topologia BGAN com conversor ETH/Serial 5/9

6 Foram instalados desta forma cerca de 80 equipamentos, o funcionamento foi satisfatório porém ficaram evidentes os seguintes problemas: Ausência de controle dos dados que trafegam nas portas seriais, caso houvesse problema de configuração; O BGAN entrava em modo de hibernação nos períodos sem tráfego, provocando perdas de informação; O modelo do BGAN disponível com antena separada unidade ODU demandava uma caixa para abrigar o receptor do satélite, o que aum entava o custo total da instalação além de complicar a instalação final ( ver Figura 3). Figura 3 - Instalação BGAN Two Piecies Com base na experiência deste primeiro lote passamos a buscar um equipamento que agregasse mais inteligência na solução e que possibilitasse mais controle sobre o tráfego. Como toda nossa automação de religadores era baseada em equipamentos da V2COM com a plataforma AXON, resolvemos em 2014 integrar o equipamento NG2 ( remota com uma entrada Ethernet e duas seriais ) com o BGAN em substituição ao conversor ETHERNET/Serial. Neste ano passamos também a contar com os serviços da HUGHES que passou a ser o novo fornecedor de serviços de transmissão de dados e equipamentos BGAN One piece ( antena integrada com o receptor satélite) para os próximos anos. As vantagens com esta nova topologia ( ver Figura 4 ) foram as seguintes: Desenvolvimento de um firmware específico no NG2 que permite via comandos AT controlar o BGAN e trazer para a plataforma AXON nível de sinal, localização etc; Bloqueio individual de cada porta serial caso haja algum tipo de descontrole no tráfego; Alarmes, relatórios e logs do tráfego de dados; Integração total com a plataforma AXON em funcionamento na Coelba. 6/9

7 Figura 4 - Topologia BGAN com conversor NG2 Desde a adoção deste tipo de topologia a Coelba já instalou mais de 300 equipamentos, hoje o percentual de equipamentos automatizados na rede por BGAN já representa 20% do total de equipamentos instalados (ver figura 4). Figura 4 - BGAN instalado no poste 7/9

8 A tabela 2 mostra a disponibilidade de 218 equpamentos instalados nos três primeiros meses do ano de 2016, fica claro que a disponibilidade média alcançou uma disponibilidade muito boa, superando em muito a disponibilidade da rede celular. A diferença percentual na disponibilidade aferida na comunicação em relação a disponibilidade para a automação atribui-se a consideração no cálculo do segundo indicador de falhas no relé ou falhas na alimentação. Tabela 2 - Disponibilidade de equipamentos com BGAN Problemas encontrados na solução BGAN A experiência adquirida ao longo destes três anos já nos permite enumerar os problemas que detectamos na adoção deste tipo de tecnologia. Necessidade de controle do tráfego Como o modelo de negócio define a quantidade máxima de bytes a serem trafegados no pacote e o custo do Mbyte excedente é alto, manter o controle do tráfego na porta serial é fundamental, entretanto não é tão difícil encontrarmos relés que enviam muito tráfego por problema de configuração ou desajustes na banda morta. Alto custo do equipamento BGAN - Comparado com o investimento em automação com módulos celulares, o valor a ser desembolsado pode ser até nove vezes maior. Necessidade de mão de obra especializada para configuração Como o equipamento necessita uma programação mais detalhada, há a necessidade de técnico com formação técnica mais especializada. Impossibilidade de acesso remoto para reconfiguração do BGAN - O equipamento embora seja um receptor com saída ethernet e possua um pequeno servidor DHCP não permite acesso remoto para configuração; Dificuldade de utilização em locais com vegetação densa Como a Bahia está localizada mais próxima do equador, a elevação é próxima de 25 graus, desta forma árvores obstruem facilmente o sinal. 8/9

9 3. Conclusões Embora tenham sido apresentados neste trabalho algumas limitações técnicas e possua um valor de investimento elevado, os dados alcançados durante o ano de 2015 e início de 2016 mostraram que a escolha por esta tecnologia foi bastante acertada pois possibilitaram atender aos objetivos de instalação de uma grande quantidade de religadores nos lugares onde o sistema elétrico necessita e não só onde há presença de serviço de operadoras de telecomunicações. A limitação de cobertura ou de qualidade de prestação de serviços que as distribuidoras de energia estão sofrendo das operadoras de telefonia é notório, a busca por alternativas de transmissão de dados mais baratas e com maior confiabilidade permanece como atividade diária de todos nós. Como já esperávamos, não é possível definir um só tipo de tecnologia que sirva para todas as necessidades, haverá sempre a necessidade de engenharia definir qual o melhor meio e equipamentos que satisfaçam as demandas da operação do sistema elétrico. 4. Referências bibliográficas 9/9