01 - IntroduçãoASE_v0

ENGENHEIRO DE

ELTRICA

SISTEMAS

INTEGRADOS DE

AUTOMAO E

PROTEO DE

SUBESTAES

JOS RAIMUNDO LIMA JNIOR

PLANO AULA 1 27/04/2015

Conceituao e contextualizao da automao em sistemas eltricos de potncia.

Arquitetura da automao em sistemas eltricos de potncia

Breve apresentao dos rels de proteo

Comparativo entre topologias convencionais e digitais.

INTRODUO AUTOMAO DE SUBESTAES

INTRODUO

Automao: Sistema automtico pelo qual os mecanismos controlam seu prprio funcionamento, quase sem a interferncia do

homem [Dicionrio Aurlio, 3 Edio].

Automtico: que age por si mesmo [Dicionrio Aurlio, 3 Edio].

Entende-se por automao de subestaes os recursos, mtodos, equipamentos, softwares e protocolos de comunicao

para controlar o processo de transmisso de energia eltrica [2].

INTRODUO

Objetivo: Integrar os dispositivos de proteo e automao de subestaes.

Proteo Automao

INTRODUO

Fonte: http://escolacentrorio.com.br/

SEP

A universalizao do consumo de energia eltrica por toda a sociedade s foi possvel com os avanos da automao.

No SEP, h a necessidade de se transportar energia a longas distncias e interligar sistemas, criando grandes e complexas redes

de transmisso e distribuio.

O controle destes enormes sistemas s se viabilizou com a utilizao de computadores.

Exemplo: Controle Automtico de Gerao (CAG), sem o qual a estabilidade do fornecimento de energia e a construo da

sociedade moderna como conhecemos seria impossvel.

INTRODUO

Fonte: [2]

INTRODUO

Fonte: [1]

Os sistemas digitais tm sido utilizados para automao e proteo da gerao, transmisso e distribuio de energia eltrica [1].

O termo Automao tem sido usado para designar os sistemas digitais utilizados para superviso, comando, controle e proteo dos vrios equipamentos do sistema eltrico de potncia (SEP).

Estes sistemas podem ser classificados quanto ao processo:

Sistemas de superviso do sistema de potncia;

Sistema de automao de subestaes;

Sistema de automao de usinas;

Sistema de automao da distribuio.

Sistemas de superviso do SEP

Este sistema, tambm denominado Sistema de Superviso e Controle (SSC), ou Despacho de Carga, ou Sistema de Gerenciamento da Energia (EMS: Energy Management System), prov os meios para coordenao da operao e da manuteno do sistema eltrico, isto de uma forma global [1].

O SSC composto por vrios nveis hierrquicos:

UAC Unidade de Aquisio de Dados e Controle. COR Centro de Operao Regional. COS Centro de Operao do Sistema.

INTRODUO

Fonte: [1]

INTRODUO

Fonte: [1]

Sistema de automao de subestaes

Caracteriza-se por nveis hierrquicos:

NVEL 0: Equipamentos de ptio;

NVEL 1: Rels de Proteo;

NVEL 2: Supervisrio Local;

NVEL 3: Supervisrio COS

INTRODUO

Fonte: [1]

Sistema de automao de usinas

Funes deste sistema: Medio, comando, controle e proteo Alarmes Sequncia de eventos Superviso de estado de equipamentos Partida, parada e sincronizao de grupos geradores

SISTEMAS DE AUTOMAO

INTRODUO

Fonte: [1]

Na arquitetura digital, todos os componentes da subestao (rels de proteo, UTR, medidores de faturamento, localizadores de falta, registradores de perturbao, anunciadores, etc.) tornaram-se computadores ligados em rede e passaram a se chamar genericamente de IEDs (Inteligent Electronic Devices) .

Com a popularizao da tecnologia digital, nasceram outras ferramentas, como o sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e as Unidades Terminais Remotas (UTR), permitindo o desenvolvimento de sistemas especializados em controle e superviso de energia.

O SAGE um exemplo de supervisrio.

INTRODUO

NVEL 2

(SSL)

NVEL 1(CR)

HUBs

DFR

COP-1

COP-2

CM

ALPS

IHM(LOCAL)

F60

C60

SR745

PLC9030

SERIAL (RS-232)

MSP-1 MSP(MULTI SERIAL PORT)-N

NVEL 0 (EQUIPAMENTOS DO PTIO)

L

P

2

SE

HUB-1(PTICO) HUB-N(PTICO)

HUB(ELTRICO)

REDE NVEL 2

MODEM

SPLITTER

ETHERNET(N2/N1)

ETHERNET(N2/N1)

IHM(LOCAL) ETHERNET

NVEL 0 (EQUIPAMENTOS DO PTIO)

L

P

1

REMOTO

DISPOSITIVOS DE PROTEO

RELS ELETROMECNICOS

Os primeiros dispositivos de proteo associados ao SEP foram os rels eletromecnicos, que entraram em operao desde o incio da

indstria eltrica no sculo XX.

RELS ELETROMECNICOS

Caractersticas:

Dispositivo eletromecnico semelhante aos medidores a disco, mas com funo de comparador;

Baixa preciso;

Alta mantenabilidade;

Acupam muito espao;

Baixa flexibilidade na mudana de ajustes.

RELS ESTTICOS

Entre a gerao dos rels eletromecnicos e a gerao dos rels microprocessados, entram em operao os rel conhecidos como

rels eletrnicos estticos [2].

Fonte: [4]

RELS ESTTICOS

Caractersticas:

Emulam eletronicamente o comportamento dos rels eletromecnicos (AmpOp);

Temporizaes so comprometidas durante vida til (envelhecimento dos capacitores);

Cadeias ocupam muito espao;

Dificuldade de manuteno devido a tecnologia wire-up

Fonte: [4]

RELS DIGITAIS OU NUMRICOS (IED)

Fonte: [4]

Na dcada de 1990, os rels de proteo se tornaram microprocessados, mas ainda compunham os esquemas de

proteo convencionais, tal como nas geraes dos rels

eletromecnicos e estticos.

Caractersticas:

Emulam digitalmente os rels eletromecnicos, atravs de microprocessadores ( microcontroladores);

Boa relao rapidez x preciso;

Alta compactao (rels multifuno);

Parametrizados por software.

A tecnologia numrica um avano da digital, atravs do uso de DSP otimizados para processamento de sinais em tempo real;

Algoritmos desenvolvidos em C/C++, principalmente;

So, majoritariamente, multifuncionais;

Possuem diversos grupos de ajustes;

Lgicas definidas pelo usurio, medio de grandezas, oscilografia interna, integrao em rede, IEC 61850, etc.

RELS DIGITAIS OU NUMRICOS (IED)

Fonte: [4]

COMPARATIVO: SISTEMA CONVENCIONAL X DIGITAL

Sistema Convencional X Sistema Digital: Compactao de Espao

Fonte: Schweitzer Laboratories, INC

COMPARATIVO

Sistema Tradicional X Sistema Digital: Simplificao do Projeto


Circuitos de Teso e Corrente em Cadeia de

Rels Convencionais

Circuitos de Teso e Corrente em Cadeia de

Rels Digitais

COMPARATIVO

Sistema Tradicional X Sistema Digital: Simplificao do Projeto


COMPARATIVO

Sistema Tradicional X Sistema Digital: Disponibilidade de Vrios Grupos de Ajustes


COMPARATIVO

INTEGRAO AUTOMAO E PROTEO

REFERNCIAS

[1] Sistemas Eltricos de Potncia: Automao, Jos Antnio Jardini;

[2] Revista O Setor Eltrico, Edio Janeiro 2010.

[3] Schweitzer Laboratories, INC

[4] Notas de aula Prof. Roberto Dias.

Documents

01 - IntroduçãoASE_v0