Supervisão e comando de sistemas elétricos
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- Isabella Figueira
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1 Supervisão e comando de sistemas elétricos Prof. Milana Lima dos Santos Depto. de Engenharia de Energia e Automação Elétricas Escola Politécnica da USP 24 de novembro de 2017 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 1
2 Fotos da Subestação da Margem Direita, sistema Itaipu (Paraguai) (1/3) Fonte: jie.itaipu.gov.br/conte%c3%bado/nova-subesta%c3%a7%c3%a3o-da-margem-direita-semd-vista-do-alto EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 2
3 Subestação da Margem Direita, do sistema Itaipu (Paraguai) Fonte: _df/sistema _transmissaog.jpg EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 3
4 Fotos da Subestação da Margem Direita, sistema Itaipu (Paraguai) (2/3) Fonte: jie.itaipu.gov.br/conte%c3%bado/nova-subesta%c3%a7%c3%a3o-da-margem-direita-semd-vista-do-alto EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 4
5 Fotos da Subestação da Margem Direita, sistema Itaipu (Paraguai) (3/3) Fonte: jie.itaipu.gov.br/conte%c3%bado/nova-subesta%c3%a7%c3%a3o-da-margem-direita-semd-vista-do-alto EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 5
6 SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition Definição:... a collection of equipment that will provide an operator at a remote location with sufficient information to determine the status of a particular equipment or a process and cause actions to take place regarding that equipment or process without being physically present." (THOMAS, MCDONALD; 2015, Power System SCADA and Smart Grids) Funções básicas Aquisição de dados Comando (controle) remoto Armazenamento e análise de dados remotos Integração de informações com demais setores da organização EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 6
7 IHM (Interface Humano Máquina) the space where the interaction between the humans and the system happens" easy and self-exploratory, eficient, enjoyable, and user-friendly" (THOMAS, MCDONALD; 2015, Power System SCADA and Smart Grids) EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 7
8 IHM (Interface Humano Máquina) Possibilidade de múltiplos monitores Opção de zoom/decluttering Alarmes sonoros Diagrama unifilar Sinalização de cores (aberto/fechado, alarmes) Cores para diferentes níveis de tensão Identificação operacional dos equipamentos Navegação entre telas distintas ONS no Rio de Janeiro - Centro Regional de Operação Sudeste - COSR-SE EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 8
9 IHM (Interface Humano Máquina) Lista de eventos SOE (Sequence Of Events) Registro temporal e contínuo de eventos Histórico da operação Inclui acesso de usuários e execução de comandos Utilizada na análise de ocorrências Precursor: registro em impressora Alarmes Indicação de situações anormais Valores analógicos ou entradas binárias Curva de tendências Exibição temporária de valores analógicos selecionados Supervisão do próprio SCADA (Arquitetura) Comunicação com IEDs e outros componentes do sistema Acesso a arquivos de oscilografias dos IEDs EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 9
10 Exemplo de edição de tela IHM SCADA EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 10
11 Níveis de acesso RBAC: Role Based Access Control, parte 8 da norma IEC Papéis pré-definidos 0 (VIEWER) 1 (OPERATOR): visualiza objetos e valores e executa ações de controle 2 (ENGINEER): visualiza objetos e valores, tem acesso a DataSets e Files e pode configurar o server de forma local ou remota 3 (INSTALLER): visualiza objetos e valores, escreve arquivos e e pode configurar o server de forma local ou remota 4 (SECADM=security administrator): associa papéis a cada subject (sujeito) e faz eventuais associações role-to-right, indica tempos de validades 5 (SECAUD=security auditor) 6 (RBACMNT=RBAC management) EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 11
12 Listas de eventos (SOE) Data/hora Descrição Complemento 03/11/ :41: Usuário IHM1 (Carlos Lima) Login 03/11/ :42: Usuário IHM2 (Luana Pereira) Login 03/11/ :30: Temperatura óleo TR1 Limite superior 03/11/ :30: Temperatura óleo TR1 Alarme Reconhecido (IHM1) 03/11/ :47: Temperatura óleo TR1 Normal 03/11/ :03: Comando abrir Disj 52-1 Selecionado (IHM1) 03/11/ :03: Comando abrir Disj 52-1 Executado (IHM1) 03/11/ :03: Posição disj 52-1 Aberto 03/11/ :10: Comando comutador TR-1 Manual (IHM2) 03/11/ :11: Comando descer tape Executado (IHM2) 03/11/ :13: Comando descer tape Executado (IHM2) 03/11/ :21: Temperatura óleo TR1 Limite superior 03/11/ :22: Temperatura óleo TR1 Normal 03/11/ :22: Temperatura óleo TR1 Alarme reconhecido (IHM2) 03/11/ :00: Usuário IHM1 (Carlos Lima) Logout 03/11/ :01: Usuário IHM2 (Luana Pereira) Logout EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 12
13 Lista de alarmes Data/hora Descrição Complemento 03/11/ :30: Temperatura óleo TR1 Limite superior Operador reconhece Data/hora Descrição Complemento 03/11/ :30: Temperatura óleo TR1 Alarme Reconhecido (IHM1) Temperatura se normaliza Data/hora Descrição Complemento Data/hora Descrição Complemento 03/11/ :21: Temperatura óleo TR1 Limite superior Temperatura se normaliza Data/hora Descrição Complemento 03/11/ :22: Temperatura óleo TR1 Normal Operador reconhece Data/hora Descrição Complemento EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 13
14 Redundância SCADA Hot Standby: softwares instalados e em execução. Dados de tempo real espelhados, apenas não estabelecem comunicação com IEDs Cold Standby: micro reserva Warm Standby: softwares instalados, mas não em execução; dados atualizados Load Balancing: ambos em funcionamento e comunicação Previsão de IEC : Guideline to redundancy systems", proposta em set/2016; espera-se que seja abordada a redundância funcional EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 14
15 Níveis de comando de sistemas elétricos SCADA remoto, centros de operação regional SCADA local Painel de controle / mímico do IED O nível superior só comanda (ou encaminha o comando recebido) se o nível inferior a ele estiver em posição remoto" Equipamento de pátio (localíssimo) EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 15
16 Local/Remoto Disjuntor +Vcc Outros intertravamentos Outros intertravamentos LigaLocal IED DesligaLocal IED Trip L R L R 43 L/R 43 L/R Fechamento disjuntor Abertura disjuntor -Vcc EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 16
17 Local/Remoto IED IHM do IED Lógica do IED Cmd Local IED 52-1 fechar (IED) Cmd Local IED 52-1 fechar (SCADA) Outros intertravamentos (incluindo 43LR Localíssimo) Contato IED para fechamento EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 17
18 Local/Remoto IED IHM SCADA %Recebe cmd fech 52-1 SCADA Remoto if CmdSCADALocal %não faz nada else fech_disj52_1_scada end Comando superior é encaminhado para IED via comando SCADA Entra na lógica do IED como um comando SCADA Local Recebimento do comando superior é registrado EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 18
19 Disjuntores de alta tensão Interrupção de correntes (normais, de falta, capacitivas e de magnetização):...devem ser mecanicamente capazes de abrir em tempos tão curtos quanto dois ciclos, apos terem permanecido na posição fechada por vários meses" (Equipamentos de Alta Tensão, org. Frontin, 2013) Fechar circuitos elétricos Dados para automação: Posição Comando Bobina de fechamento Bobinas de abertura Chave Local/Remoto ( localíssimo") Supervisão dos sistemas mecânicos para abertura e fechamento Supervisão dos mecanismos de extinção de arco Falha de disjuntor EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 19
20 Sinalização de posição de disjuntor 00 = erro; 01=aberto; 10=fechado; 11=erro EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 20
21 Exemplos de tipos construtivos de disjuntor A óleo Ar comprimido SF 6 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 21
22 Seccionadoras Funções:... garantir uma distância segura de isolamento após a abertura do equipamento de bloqueio da corrente principal, geralmente um disjuntor, propiciando que equipamentos ou linhas de transmissão, por exemplo, possam ser seguramente isolados."(equipamentos de Alta Tensão, org. Frontin, 2013) Bypass (contornar disjuntores e capacitores série) Isolar equipamentos para manutenção Transferência de barras dentro de uma subestação Aterramento (separadamente ou por meio de uma lâmina acoplada a uma outra seccionadora) Usualmente, chaves de aterramento não são comandadas remotamente, apenas apresentam sinalização no SCADA Dados básicos Posição (0: transição, 1: aberto, 2: fechado, 3: erro) Comandos de fechamento/abertura Chave Local/Remoto ( localíssimo" ) EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 22
23 Sinalização de posição de seccionadora Sinalização dupla: 00: transição (alarme após um tempo); 01: aberto; 10: fechado; 11:erro; Aquisição da posição por meio de cames Monitoramento: -sensores de aproximação -imagens -monitoramento da corrente EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 23
24 Comando Select-Before-Operate Objeto de controle é selecionado (reservado) e operado em seguida Se a operação não ocorre após um tempo de timeout, a seleção é cancelada Diálogo de comando (IHM) realiza a seleção e somente envia o comando Operate"após a confirmação do usuário Evita a operação concorrente de um objeto por mais de um mestre EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 24
25 Serviço Auxiliar CA EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 25
26 Serviço Auxiliar CA EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 26
27 Serviço Auxiliar CC EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 27
28 Supervisão e comando de comutador de tape de transformador Tape atual Alarme tape máximo / tape mínimo Comando subir/descer tape Pode elevar ou diminuir a tensão, de acordo com a localização do comutador (enrolamento primário ou secundário) Movimentação lenta Seleção local / remoto Seleção automático (relé regulador de tensão) EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 28
29 Outros comandos / sinalização Relé de Bloqueio 86 Religamento monopolar/tripolar ativado Priorização de cargas para corte de carga EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 29
30 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Situação inicial LT-1 LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 30
31 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Fechamento do bay de transferência (1) LT-1 LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 31
32 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Fechamento do bay de transferência (2) LT-1 LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 32
33 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Fechamento do bay de transferência (3) LT Energização da barra BT LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 33
34 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Fechamento da chave de bypass 89-3 LT Comando da chave de bypass permitida se: o vão de transferência está fechado nenhuma outra chave de bypass está fechada Trip da proteção da LT-1 direcionado automaticamente para o disjuntor LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 34
35 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Abertura do disjuntor 52-1 LT-1 LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 35
36 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Isolamento do disjuntor 52-1 (1) LT-1 LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 36
37 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Isolamento do disjuntor 52-1 (2) LT-1 LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 37
38 Manobra para manutenção de disjuntor (ex. 52-1) Bloqueio das seccionadoras LT-1 LT BP BT TR-1 TR-2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 38
39 Subestação barra dupla [disjuntor simples] a três chaves LT-1 LT-2 LT T 89-15T 89-25T B1 B T TR-1 TR-2 LT-4 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 39
40 Subestação barra dupla [disjuntor simples] a quatro chaves, normal LT-1 LT-2 LT T T T B1 B T TR-1 TR-2 LT-4 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 40
41 SE barra dupla [disjuntor simples] a quatro chaves,man. disj LT-1 LT-2 LT T T T B1 B T TR-1 TR-2 LT-4 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 41
42 Subestação barra dupla [disjuntor simples] a cinco chaves LT-1 LT-2 LT T 89-15T 89-25T B1 B T TR-1 TR-2 LT-4 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 42
43 Subestação anel simples LT TR TR-2 LT EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 43
44 Subestação disjuntor e meio B LT LT LT LT TR TR B2 EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 44
45 Manobra para manutenção de linha de transmissão Situação inicial SE A (LT) SE B EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 45
46 Manobra para manutenção de linha de transmissão Manobra na SE A: desligamento do disjuntor SE A (LT) SE B EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 46
47 Manobra para manutenção de linha de transmissão Manobra na SE A: abertura da seccionadora SE A (LT) SE B EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 47
48 Manobra para manutenção de linha de transmissão Manobra similar na SE B: desligamento do disjuntor SE A (LT) SE B EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 48
49 Manobra para manutenção de linha de transmissão Manobra similar na SE B: abertura da seccionadora SE A (LT) SE B EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 49
50 Manobra para manutenção de linha de transmissão Aterramento da linha SE A (LT) SE B O aterramento pode não ser feito por meio de chaves de aterramento Usualmente chaves de aterramento são comandadas apenas localmente O aterramento só ocorre após a confirmação oficial do desligamento da linha na SE remota EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 50
51 Manobra para manutenção de linha de transmissão Bloqueio dos dispositivos de manobra SE A (LT) SE B EPUSP Prof. Milana Lima dos Santos 51
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