Monitoramento, Controle e Proteção Sistêmica através de Medição Fasorial Características e Aplicações

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1 Monitoramento, Controle e Proteção Sistêmica através de Medição Fasorial Características e Aplicações Luis Fabiano Engenheiro de Aplicação e Marketing luisfabiano@brabbcom

2 ABINEE Sistema de medição fasorial September 2004 Page 2

3 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos O último complemento ao SCADA/EMS Informações mais precisas para o operador Monitoramento de Instabilidade Transitória Segurança do sistema aprimorada September 2004 Page 3 Melhor utilização dos ativos

4 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos Configuração Monitoramento sistêmico Operação e planejamento SCADA/EMS Nível da rede PSGuard Interface Gerenciamento da rede Nivel da subestação PMU PMU VIP/PMU RTU September 2004 Page 4 Monitoramento angular Monitoramento termico Monitoramento de estabilidade de tensao Previsão de instabilidade de tensao RTUs existentes

5 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos Solução integrada Melhora informação para o operador September 2004 Page 5 Alarmes e eventos para o gerenciador

6 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos Aquisição de dados de alta precisão Medição de fasores de corrente e tensão sincronizadas por GPS Resolução de tempo: < 10 6 s Qualidade de medição: 01% de U e I e precisão de ângulo de < +/- 005 September 2004 Page 6 Instalação de PMUs em barras críticas do sistema

7 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos Dados computados em informação Uma faixa de aplicação dedicada para trabalhar as necessidades de um gerenciamento de rede avançado September 2004 Page 7 A escalabilidade permite iniciar com pequenas instalações, que podem ser ampliadas para exigências específicas

8 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos Suporte aperfeiçoado para decisão O monitoramento de condição dinâmico é um suporte eficaz para operadores e engenheiros de proteção Phase angle difference Configurable emergency alarm threshold Configurable early warning threshold September 2004 Page 8 Average line temperature calculated from impedance phasors of the monitored line Actual load Point of maximal loadability Voltage Instability

9 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos Segurança aperfeiçoada Devido ao monitoramento dinâmico da rede os operadores recebem informações rápidas e exatas para agir corretamente em circunstâncias críticas Early Warning Alarm September 2004 Page 9

10 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos Monitoramento Monitoramento térmico t de linha Determinação de perdas Ativa e Reativa na linha monitorada Fluxo September 2004 Page 10 Temperatura

11 Monitoramento, Proteção e Controle Sistêmicos Monitoramento Cálculo de parâmetros de linha September 2004 Page 11 Medição de: Corrente Tensão

12 PMU Unidade de Medição Fasorial Características e Aplicações Luis Fabiano Engenheiro de Aplicação e Marketing luisfabiano@brabbcom

13 PMU Unidade de Medição Fasorial Equipamento de proteção Aplicado em: linhas, transformadores, geradores, barras, etc September 2004 Page 13 Objetivo do equipamento de proteção desconectar (trip) o equipamento se o mesmo está sob falta ou em sobrecarga Para Salvar pessoas, animais e propriedades, o equipamento, e Continuar o fornecimento ao restante do sistema

14 PMU Unidade de Medição Fasorial WAMPAC Wide Area Monitoring, Protection and Control Wide Area Protection/ System Protection Scheme/ Emergency Control/ Remedial Action Scheme Aplicados em: Sistemas de potência, ou Partes do sistema de potência September 2004 Page 14 Objetivo da WAP: preservar a integridade do sistema de potência, quando o mesmo está em transição rumo à instabilidade Através tomando ações apropriadas, tais como Rejeição de carga, rejeição de geração, etc

15 WAMS / WACS / WAPS baseadas em PMU Bus and Bay Data from all over the Power System Substation Data Communication Scheme Applications <U PMU INPUT DATA Phasor Phasor <U Phasor GPS PMU GPS PMU Phasor Data Concentrator System Monitoring Scheme System Protection Scheme Long-term Voltage Instability Protection Action Logic Solver Long-term Voltage Instability Protection Logic Solver SCADA PMU based State Estimation, Monitoring & Off-line Analyses Action >P/Q >I stator >I rotor >P/Q >I stator >I rotor <U >P/Q >I stator GPS PMU GPS PMU GPS Communication WAN IEEE 1344 Transient Angle Instability Protection Action Algorithm Transient Angle Instability Protection Algorithm Small Signal Instability Protection Action AlgorithmSmall Signal Instability Protection Algorithm Action Action September 2004 Page 15 Event Event >I rotor Event GPS PMU PMU Thermal Overload Remedial Action Action Scheme Thermal Overload Remedial Action Scheme Event based Remedial Action Action SchemeEvent based Remedial Action Scheme Action Action

16 Implementação WAMS -> WACS -> WAPS Fluxo de dados PDC PMU GPS IEEE 1344/ PC37118 Tensão na barra Fasores [Re/Im] Corrente de linha Fasores [Re/Im] Freqüência df/dt WAMS WACS / WAPS WAMS Esquema de Comunicação WACS/ WAPS Monitoramento Supervisão Armazenagem dados Interface para SCADA, etc WACS / WAPS Algoritmos Digital/Binário September 2004 Page 16 Ações Proteção & Controle Feedback Controle

17 PMU Unidade de Medição Fasorial September 2004 Page 17 Submete fasores com estampa de tempo de correntes e tensões AC em 50/60Hz Amostragem sincronizada em diferentes subestações (GPS) Funções adicionais, tais como f, df/dt, Funções de Trigger para: Freqüência anormal df/dt anormal Sobrecorrente Subtensão Comunicação, TCP/IP (para PC ou concentrador de dados) Formato de dados Synchrophasor (IEEE Std ) Entradas analógicas, entradas binárias e saídas binárias

18 PMU Unidade de Medição Fasorial Aplicações Armazenamento contínuo de grandezas do sistema para aplicações WAMS, SCADA e análise off-line Possibilidade de melhoria do Estimador de Estados Transdutor de ângulo de fase para aplicações de amortecimento Transdutor de ângulo de fase para mitigação de perda de sincronismo September 2004 Page 18

19 PMU Unidade de Medição Fasorial September 2004 Page 19 AIM P1 AI01 AI10 GPS - GCM AIM P5 AI01 AI10 IOM P9 BO01 BO12 BI01 BI08 Freq_abnormal df/df_abnormal Overcurrent Undervoltage AI32 BO8 PMU Standard Configuration Binary to Digital Mapping PmuOut IEEE Output Data Format SOC Sample # Status Phasor #1 real Phasor #1 imaginary Phasor #2 real Phasor #2 imaginary Phasor #3 real Phasor #3 imaginary Phasor #4 real Phasor #4 imaginary Phasor #5 real Phasor #5 imaginary Phasor #6 real Phasor #6 imaginary Frequency df/dt Digital Channel #1 CRC 16 RES 521 Ethernet

20 PMU Unidade de Medição Fasorial Centro de Controle Supervisão Estimador de Estados Análise off-line etc Concentrador de Dados September 2004 Page 20 PMU 1 C E PMU 2 C E PMU 3 C E PMU 4 C E

21 PMU Unidade de Medição Fasorial Centro de Controle Supervisão Estimador de Estados Análise off-line etc Hub Centro de Proteção & Concentrador de Dados Algorítmos de Proteção Instabilidade de tensão Instabilidade de Freqüência Instabilidade angular Desligamento em cascata Info Trip September 2004 Page 21 PMU 1 C E PMU 2 C E PMU 3 C E PMU 4 C E Trip Critério local

22 Monitoramento, Controle e Proteção Sistêmica através de Medição Fasorial Exemplos de Aplicações Luis Fabiano Engenheiro de Aplicação e Marketing luisfabiano@brabbcom

23 Exemplos ETRANS, Switzerland September 2004 Page 23

24 Exemplos ETRANS, Switzerland September 2004 Page 24

25 Exemplos ETRANS, Switzerland September 2004 Page 25

26 Exemplos Austrian Power Grid September 2004 Page 26

27 Exemplos Austrian Power Grid September 2004 Page 27

28 Exemplos Austrian Power Grid September 2004 Page 28

29 ABINEE Conclusões Desenvolvimento tecnológico Solução de mais alto nível WAMPAC representa um número de oportunidades e desafios Possui elevada demanda em dependabilidade e segurança O meio termo não deve ser permitido September 2004 Page 29

30 wwwabbcom/substationautomation September 2004 Page 30