XVIII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica. Olinda - Pernambuco - Brasil

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1 XVIII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica SENDI a 10 de outubro Olinda - Pernambuco - Brasil Sistema de envio automático de mensagens no celular sobre eventos no sistema de automação de SE s da CELPE Marcio E. C. Brito CELPE Autor 1 marcioecb@celpe.com.br Heldemarcio L. Ferreira CELPE Autor 2 heldemarcio@celpe.com.br Palavras-chave Disponibilidade Envio de mensagens Proatividade Sistema de Automação Sistema de telefonia celular Resumo Este trabalho apresenta um sistema de geração e envio automático de mensagens (no celular, s) de eventos (falhas ou defeitos) no sistema de automação, para as equipes de manutenção, com o objetivo de diminuir o tempo de reparo e conseqüentemente aumentar a disponibilidade do sistema de automação da CELPE. Este sistema também realiza a abertura automática de ordens de serviços e alimenta, com dados iniciais, o sistema de controle de manutenção adotado pela CELPE. Através de uma ligação com o sistema SCADA da CELPE, os eventos do sistema são coletados e analisandos sob a ótica de um conjunto de lógicas previamente definidas para cada tipo de evento; dessa forma, quando necessário, é gerada uma a mensagem que, através de uma ligação com o servidor de SMS (Short Message Service) da TIM (sistema de telefonia celular), é enviada para o celular do agente de manutenção responsável. Por outro lado, também é possível gerar s para aqueles eventos que não apresentam urgência ou para alertar o gerente de manutenção sobre um serviço, cujo tempo de atendimento extrapolou um limite estabelecido. É importante também salientar que não é mais necessário aguardar que o cliente solicite uma intervenção no sistema, de modo que muitas vezes o defeito é corrigido antes que o cliente detecte alguma anomalia no sistema. 1. Introdução A Celpe conta atualmente com 125 subestações de distribuição nas tensões de 13,8, 69 e 138kV, todas automatizadas. O que representa cerca de pontos monitorados, dentre os quais existem vários níveis de relevâncias. Relevâncias essas que variam em função do cliente que monitora o sistema. Desta forma um ponto que é de alta relevância para a área de operação, possui baixa relevância para a de manutenção e vice-versa, além disso, o numero de eventos diários é de aproximadamente 8000, provocando um monitoramento inadequado e tempos de resposta e indisponibilidade desnecessariamente elevados. Sobre esta ótica foi desenvolvido este sistema. Após analise dos resultados verificou-se uma melhora significativa dos índices de qualidade e a possibilidade de 1/12

2 utilização da solução em manutenção preventiva, através de uma escolha criteriosa de pontos de monitoramento. É conveniente salientar que a solução apresentou um custo para implantação e de manutenção extremamente baixo, tendo em vista o fato de que nenhum equipamento novo precisou ser adquirido. 2. Desenvolvimento A função principal deste sistema é basicamente monitorar falhas nos elementos pertinentes e informar as equipes de manutenção o mais rapidamente possível. A fim de atingir este objetivo foram desenvolvidos dois módulos: 1. Modulo de aquisição e processamento, que tem por finalidades realizar interfaceamento com o sistema SCADA e analisar os estados dos elementos do sistema detectando e processando falhas. 2. Modulo de envio de mensagens, que tem por finalidade realizar interfaceamento entre o modulo de aquisição e os servidores utilizados para publicação (SMS, , etc.). Estes dois módulos funcionam da seguinte forma: O modulo de aquisição realiza uma varredura completa do sistema a cada 5 minutos e analisa o estado de todos os pontos a fim de identificar alguma falha, que uma vez identificada dispara a execução de uma seqüência de operações lógicas que são atribuídas individualmente a cada ponto. Dentre essas operações lógicas existem comandos, que geram mensagens de s, mensagens SMS, temporizações, etc. Caso a lógica associada à falha contenha um comando de envio de mensagem SMS, esta é gerada e enviada ao modulo de envio de mensagens. Note-se que a geração da mensagem não implica na finalização da execução da lógica uma vez que outros comandos podem continuar sendo executados. Por outro lado existe um comando bastante útil que habilita a execução de outra lógica quando o estado de falha for corrigido. Segue um exemplo. Lógica quando falha: 1. Mude a cor do elemento para azul 2. Espere 15 minutos 3. Habilita lógica quando normal 4. Mude a cor do elemento para vermelho 5. Envie mensagem SMS para o telefone e /04/ :45:30 - Falha de comunicação com a remota 1 6. Espere 24 horas 7. Envie para supervisor@cia.com.br Falha de comunicação com a remota 1 a mais de 24 horas 8. fim Lógica quando normal: 1. Mude a cor do elemento para padrão 2. Envie mensagem SMS para o telefone e /04/ :30:01 A comunicação com a remota 1 está normal 3. fim É interessante notar no exemplo acima, que caso a duração da falha seja menor que 15 minutos nenhuma mensagem é gerada, por outro lado se a duração da falha for maior que 15 minutos uma 2/12

3 mensagem é gerada e se esta falha persistir por mais 24 horas um é gerado, se após os 15 minutos houve normalização uma mensagem também é produzida. Na figura a seguir vemos a tela de monitoramento. Fig. 1 Tela do sistema de monitoramento Uma vez gerada a mensagem esta é enviada para o modulo de envio, que por uma questão de segurança encontra-se em um servidor e rede diferentes. O modulo de envio então identificada qual é o tipo de mensagem e estabelece uma conexão com o servidor adequado, e transmite a mensagem registrando o evento em banco de dados para posterior analise. Na fig. Abaixo temos a tela do sistema de envio. Fig. 2 Modulo de envio de mensagem Atualmente o sistema de envio distribui dois tipos de mensagens, SMS (Short Message Service) e , existe ainda uma conexão com o software de controle da manutenção, que desta forma 3/12

4 gera automaticamente RS s (requisição de serviço). Nas figs. a seguir temos a aparência de uma mensagem SMS e de um . Fig. 3 Mensagem SMS gerada pelo sistema e recebida pelo celular Modulo de aquisição e processamento Fig. 4 gerado pelo sistema O modulo de aquisição e processamento foi concebido utilizado-se o DELPHI versão 7.0 e possui 5 partes fundamentais: 1. Lógica 2. Mensagens 3. Monitoramento 4. Comunicação 5. Configurações Vamos a seguir detalhar cada dessas unidades. 4/12

5 Lógica Esta unidade tem a finalidade de permitir a criação de lógicas pelo usuário e de associa-las a elementos de monitoramento específicos. As lógicas são criadas em uma subunidade através da utilização de fluxogramas, que são codificadas e armazenas em arquivos com a extensão lga, posteriormente estas lógicas são carregadas quando o modulo de monitoramento for iniciado. Nas figs. a seguir temos as telas de criação e de associação de lógicas. Fig. 5 Tela de associação de lógicas Fig. 6 Tela de criação de lógicas 5/12

6 Mensagens Nesta unidade as mensagens geradas pela unidade de monitoramento são enviadas ao modulo de envio de mensagens. Também é feita a gerencia da conexão de rede e é gerado um arquivo de log para posterior analise de desempenho. Na fig. vemos a tela desta unidade. Fig. 7 Tela de geração de mensagens Monitoramento Esta é a principal unidade do modulo, responsável pelo monitoramento dos elementos selecionados, que estão agrupados em famílias, que são definidas através de regras de filtragem aplicadas ao banco de dados paramétrico do sistema SCADA. Todos os pontos que atendem a regra de filtragem estão agrupados dentro de abas, associados a elementos de supervisionamento. Por exemplo, todos os pontos de estado da comunicação entre o SCADA e as SE s (subestações) foram filtrados através de uma regra e estão agrupados na aba, Comunicação_SE. Cada elemento é associado a um ponto e a uma lógica individualmente desta forma é possível fazer um tratamento individual de cada elemento. Todas as lógicas são executadas por este modulo inclusive a geração de mensagens. Na fig. a seguir temos a tela desta unidade, em vermelho um elemento cuja lógica esta em execução. Fig. 8 Sistema de monitoramento com lógica em execução 6/12

7 Comunicação Esta unidade tem a finalidade de conecta-se ao servidor de comunicação em tempo real do sistema SCADA, através de uma conexão SOCKET e utilizando protocolo próprio, coletar o estado de todos os pontos, emulando um cliente do sistema. Note-se que o protocolo utilizado pelo sistema SCADA foi implementado sobre TCP/IP. Na fig. a seguir temos a tela desta unidade. Configurações Fig. 9 Tela de comunicação com o servidor de comunicação de tempo real Esta unidade tem a finalidade de editar e armazenar os parâmetros de inicialização do módulo. Na fig. a seguir temos a tela desta unidade. Fig. 10 Tela de configuração do sistema 7/12

8 2.2. Modulo de envio de mensagens O modulo de envio de mensagens foi concebido utilizado-se o DELPHI versão 7.0, e executa três atividades: 1. Analisa, monta e envia s para o servidor de s da CELPE, nesta tarefa é utilizado um modulo auxiliar. O modulo auxiliar de s que foi concebido para que outros sistemas possam utilizar o serviço de forma fácil e rápida, além de alimentar um banco de dados e gerar log de erros. 2. Analisa, monta e envia mensagem SMS para o servidor da operadora de telefônia celular (TIM), nesta atividade é utilizado um modulo auxiliar, que por uma questão de segurança foi fornecido pela operadora, este modulo auxiliar conecta-se ao servidor através de uma conexão socket estabelecida através da internet. 3. Analisa, monta e gera uma requisição de serviço no sistema de controle de manutenção da CELPE, através de uma conexão com o banco de dados ORACLE utilizado por este sistema. Nas figs. a seguir vemos respectivamente, modulo auxiliar de s, modulo de envio SMS e sistema de controle da manutenção. Fig. 11 Modulo auxiliar de envio de Fig. 12 Modulo auxiliar de envio de mensagens SMS 8/12

9 Fig. 13 Sistema de gerenciamento da menuteção com OS gerada automaticamente 3. Avaliação de desempenho e analise de resultados Iniciaremos agora uma analise para determinar quanto de performance foi obtida com o uso do sistema de mensagens. Selecionamos o sistema de comunicação de SE s (subestações) e a equipe de manutenção de telecomunicações como piloto. Desta forma é necessário definir parâmetros que mensurem o desempenho do sistema e da equipe. Em virtude do sistema de comunicação apresentar uma arquitetura radial, podemos utilizar os índices já consagrados de duração e freqüências equivalentes (DECO e FECO) e o índice de disponibilidade (INSC) do sistema de automação, fazendo-se as devidas adaptações para o caso. Utilizaremos as seguintes expressões para calcular os índices. Nesta analise utilizaremos dados coletados do servidor de histórico do sistema SCADA, armazenados no ano de 2004, ano em que o sistema entrou em operação definitiva. Freqüência Equivalente das Falhas da Comunicação Operacional: FECO = n i= 1 Peso( i) T (1) Duração Equivalente das Falhas da Comunicação Operacional (horas). DECO = n i= 1 Dur( i)* Peso( i) T (2) Onde: n = Número de eventos ocorridos no período com duração superior a 1 hora. Peso = Peso do evento que é equivalente ao número de equipamentos à jusante do equipamento que gerou o evento mais um. T = Número total de equipamentos do sistema de Comunicação da transmissão considerando-se, PCOM's, UCC's e links regionais. 9/12

10 Indisponibilidade do sistema de Automação (horas): INSC = n i= 1 Dur( i)* Peso( i) T (3) Onde: n = Número de eventos ocorridos no período com duração superior a 1 minuto. Peso = Peso do evento que é equivalente ao número de equipamentos à jusante do equipamento que gerou o evento mais um. T = Número total de equipamentos do sistema de Automação. Fig. 14 Arquitetura simplificada do sistema de automação da CELPE Para mensurar o desempenho da equipe de manutenção utilizaremos os índices de tempo médio e de atendimento (TMRCo) e Número de Conjuntos de Equipamentos com Indisponibilidade > 50h (TICt), calculados conforme expressão abaixo. Tempo Médio de Reparo da Comunicação Operacional (horas): TMRCo n i= 1 = n Dur( i)* Peso( i) T Peso( i) T i= 1 (4) Número de Conjuntos de Equipamentos com Indisponibilidade > 50h da Comunicação da Transmissão: 10/12

11 TICt = n i= 1 Dur( i)* Peso( i) T > 50 (5) Onde: n = Número de eventos ocorridos no período com duração superior a 1 hora. Peso = Peso do evento que é equivalente ao número de equipamentos à jusante do equipamento que gerou o evento mais um. T = Número total de equipamentos do sistema de Comunicação da transmissão considerando-se, PCOM's, UCC's e links regionais. Iniciaremos nossas analises calculando os índices para um período de três meses em que não houve utilização do sistema e em seguida três meses com sistema em operação e compararemos os resultados para determinar os ganhos alcançados. Entretanto esta abordagem simplista serve apenas para termos uma noção dos ganhos reais uma vez que uma abordagem estatística com uma massa de dados maior e considerando-se sazonalidades e expurgado-se os sinistros seria a metodologia mais recomendada e teria uma precisão muito maior. Tal analise será realizada posteriormente quando a massa de dados for adequada. MAR ABR MAI DECO 14,58 9,24 7,30 FECO 2,16 1,48 1,43 INSC 19,46 18,20 13,01 TMRCo 6,74 6,23 5,12 TICt Quadro 1 - Índices calculados para o período sem o sistema de mensagens (caso 1) SET OUT NOV DECO 4,00 5,49 4,79 FECO 0,77 0,98 0,73 INSC 4,64 7,39 6,63 TMRCo 5,22 5,62 6,53 TICt Quadro 2 -Índices calculados para o período com o sistema de mensagens (caso 2) Comparando os índices: DECO total(1) = 31,12 DECO total(2) = 14,28 Redução do índice = 54,11% FECO total(1) = 5,07 FECO total(2) = 2,48 Redução do índice = 51,08% INSC total(1) = 50,67 INSC total(2) = 18,66 Redução do índice = 63,17% TMRCo médio(1) = 6,03 TMRCo médio(2) = 5,79 Redução do índice = 3,98% TICt total(1) = 13 TICt total(1) = 6 Redução do índice = 53,85% Quadro 3 Comparativo entre os índices de desempenho Analisando os resultados verificamos que o tempo médio de atendimento teve uma melhora de apenas 3,98% entretanto a indisponibilidade diminuiu 63,17% isso indica que o sistema de mensagens eliminou ocorrência cujo tempo de atendimento era muito elevado, que em virtude de serem poucas 11/12

12 não refletiram de forma significativa no tempo médio de atendimento, entretanto foram bastante expressivas no que tange a disponibilidade, este resultado pode ser corroborado pelo TICt que também apresentou elevada queda. 4. Conclusão O sistema de envio de mensagens mostrou-se eficaz naquilo para o qual foi concebido, ou seja, reduzir os tempo de atendimentos e aumentar a disponibilidade do sistema de automação. Por outro lado, apesar de apresentar um custo de operação e manutenção muito baixo, os resultados foram bastante positivos. Além dos benefícios enumerados neste trabalho outros também foram percebidos, o que pode ser comprovado pela a elevada satisfação apresentada pela equipe de manutenção com o uso do sistema. É importante salientar que muitos aprimoramentos podem e devem ser realizados no sistema, bem como uma analise estatística mais profunda dos resultados. Por outro lado este sistema possui um elevado potencial de aplicação na manutenção preventiva, desde que os parâmetros de monitoramento corretos sejam selecionados. Finalizando concluímos que, o sistema de mensagens é uma ferramenta valiosa para a manutenção e apresenta uma excelente relação custo beneficio e um grande potencial para aplicação em outras áreas. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS A. K. F. Correa, Delphi 5 com banco de dados e internet, São Paulo: Erica, ABNT, NBR ISO 9001:2000, Sistemas de gestão da qualidade Requisitos, RJ:2000. B. Sonino, Desenvolvendo uma Aplicação com Delphi 5, São Paulo: Makron Books, 1999 Manual de config. e manutenção do ACTIONVIEW Spin Engenharia 02/2005. Guia para programadores do protocolo ACTIONNET Spin Engenharia 10/ /12