UTR Hadron Solução Completa para Supervisão de Energia - PDF
Download "UTR Hadron Solução Completa para Supervisão de Energia"
Célia Carlos Dinis
1 UTR Hadron Solução Completa para Supervisão de Energia
3 Objetivo do Workshop Demonstrar aos participantes como a funcionalidade e as vantagens da Série Hadron agregam valor ao processo produtivo, através do seu diferencial tecnológico e da redução de custos de implantação e custos operacionais.
4 Programa do Workshop 1 - UTR Hadron 2 - Módulos de E/S 3 - Arquiteturas 4 - Protocolos de Comunicação 5 - ProHadron 6 - Desenvolvendo um projeto no MasterTool 7 - Sincronismo com GPS 8 - Principais Cases de Sucesso 9 - Demonstração Prática
5 UTR Hadron
6 Aplicações UTR Hadron Sistemas de geração de energia elétrica Sistemas de distribuição de energia elétrica Supervisão e controle de energia elétrica Aquisição de dados e registro de eventos Intertravamentos de segurança
7 UTR Hadron Série HADRON de Unidades Terminais Remotas (UTRs) UTE (Usina Termoelétrica), UHE (Usina Hidroelétrica) e PCH (Pequenas Centrais Hidroelétricas) Automação de subestações de energia Execução de funções de supervisão, telecomando e intertravamento Atende as normas elétricas vigentes e protocolos de comunicação padronizados (IEC e DNP 3.0) Software de configuração amigável ProHadron
8 Canais de comunicação Ethernet, MODBUS e PROFIBUS-DP estão disponíveis para interligar dispositivos de campo aos padrões de comunicação do setor elétrico UTR Hadron Multi-processadas Software e hardware Possibilita o controle de diversos tipos de entradas e saídas Até 2048 pontos por configuração Módulos especializados Sistema modular composto por módulos definidos de acordo com a necessidade de cada aplicação no setor elétrico
9 UTR Hadron Comandos digitais com ou sem seleção SBO (Select Before Operate) Verificação de hardware (CBO, Check Before Operate), aumentando a confiabilidade do sistema Garante que a saída selecionada é aquela que será realmente acionada (seleção e verificação) e que as saídas não sejam acionadas quando não forem selecionadas. Protocolos padronizados com ambiente amigável de configuração Sincronismo com GPS ou protocolos seriais Possibilidade de execução de intertravamentos e lógicas de controle
10 Ethernet Industrial Arquiteturas distribuídas com supervisão local Supervisão e controle de geração Rede Ethernet ótica redundante Supervisório Supervisório Banco Dados Centro Operação do Sistema DNP/IEC Industrial Ethernet TCP/IP
11 Todas telas de supervisão armazenadas na própria remota, sem necessidade de software de supervisão Acesso remoto via Intranet, WebServer na remota e browsers Comunicação via WebServer
13 Ampla gama de módulos de entrada e saída E/S remotas e/ou distribuídas Aquisição e tratamento de entradas analógicas e digitais com várias opções de interfaces elétricas para os sinais de campo Entradas analógicas de 16bits com calibrarão e parametrização digital Capacidade de troca a quente (Substituição de módulos de E/S sem que o processamento tenha que ser suspenso) Módulos de E/S
14 Sistema E/S Distribuído Interligação de bastidores via elétrica ou ótica Bastidores com até 16 módulos de E/S Distância até 100 metros no padrão elétrico Centro de Operação do Sistema Módulos de Entradas e Saídas Sensores de Campo
15 E/S para UTRs AL-3130 Utilizados com a UTR Hadron, CPs Módulos de entrada simples e/ou registro de eventos Troca a quente AL pontos de entrada analógica isolados com resolução de 16 bits (I e/ou V) Configuração de cada entrada de forma independente AL pontos de saída digital a relé CBO (Check Before Operate) AL-3202 AL-3130 AL-3150
16 AL pontos de entrada digital com registro de eventos ( resolução de 1ms ) Capacidade de armazenamento independente da UCP: 160 eventos Relógio próprio, sincronizado com a UCP Microprocessador dedicado à aquisição de eventos no próprio módulo Filtragem digital configurável de 1 até 250ms Pontos podem ser usados como entradas normais Opto acoplamento, isolamento de 2500VDC Atende as normas de ruído da área elétrica Troca a quente AL-3130
17 16 entradas analógicas isoladas, 2500Vdc Resolução de 16 bits, conversor A/D de 24 bits Entradas configuráveis totalmente por software, para qualquer escala de corrente ou tensão Calibração automática por microprocessador Não utiliza Trimpots e Dip-swichtes Diagnóstico contínuo das entradas e conversores A/D Referência para aferição Atende as normas de ruído da área elétrica Troca a quente AL-3150 AL-3150
18 32 saídas contato seco CBO - "Check Before Operate a nível de software e hardware Módulo microprocessado, com diagnóstico, auto teste e funções pré-programadas Saídas programáveis: contínua, temporizada, Raise-lower", "Trip-close", Set-point" Supervisão da bobina do relé de saída Opto acoplamento, isolamento de 2500Vdc Atende às normas de ruído da área elétrica Troca a quente AL-3202 AL-3202
19 Arquiteturas
20 Arquitetura Hadron Centro 1 Centro 2 IEC ou DNP V3.00 escravo Rede Medidores - Modbus Entradas e Saídas Rede de Relés
21 Arquitetura Hadron Centro IEC ou DNP V3.00 escravo CONCENTRADOR Rede de Controle Entradas e Saídas Rede Medidores - Modbus Rede de Relés
22 Arquitetura Hadron Centro IEC ou DNP V3.00 escravo Concentrador de Protocolos DNP V3.0 Protocolo proprietário mestre (ex. Conitel)
24 Sincronização de relógio Transmissão de comandos Comando direto "Set point" direto Comando com seleção prévia Comando de seleção e execução Nenhuma informação adicional Pulso de curta duração Pulso de longa duração Saída persistente Implementações do IEC 101 Transmissão de totais integrados Contadores implementados através de módulo QK1450 Congelamento com ou sem "reset" do contador, automática e periodicamente na própria remota, através de configuração prévia Possibilidade de envio espontâneo de ASDU tipo 16 após congelamento Interrogação de contador geral Interrogação individual de contador por grupo: 1, 2,3, 4
25 Protocolos de Comunicação Comunicação com o Centro de Operação do Sistema Protocolo IEC escravo, implementado através do driver de comunicação AL-2739 Protocolo DNP V3.0 escravo Configuração independente das bases de dados Protocolo Industrial Ethernet Comunicação simultânea local ou remota com até 8 protocolos Processadores de comunicação dedicados para comunicação com COS (Centro de Operação do Sistema) Redundância de meio físico para comunicação com COS Centro de Operação do Sistema
26 IEDs e E/S Remotas Processadores independentes para interface com IEDs (Intelligent Electronic Devices) Relés digitais MDGEs... Protocolos MODBUS RTU e outros Rede de campo PROFIBUS-DP 12Mhz IEDs Centro de Operação do Sistema Industrial Ethernet TCP/IP E/S remotas
27 Arquitetura Centro de Operação 1 Centro de Operação 2 Centro de Operação 3 Centro de Operação 4 AL-2005 (1) AL-2005 (2) AL-2005 (3) AL-2005 (4) UTR HD3001 Driver de Comunicação Configuração e Base de Dados BIOS S.O. Multi-tarefa Driver de Comunicação Configuração e Base de Dados BIOS S.O. Multi-tarefa AL-2004 Driver de Comunicação Configuração e Base de Dados BIOS S.O. Multi-tarefa Driver de Comunicação Configuração e Base de Dados BIOS S.O. Multi-tarefa Configuração, Programa Aplicativo (intertravamentos, automatismos) Módulos de E/S Entradas e Eventos Digitais (AL-313x) Saídas Digitais CBO (AL-3202) Entradas Analógicas (AL-3150) IED Modbus, DNP, Courier, PROFIBUS... Pontos virtuais Sub-bastidores
28 ProHadron
29 ProHadron Programa Aplicativo Hadron Executa as funções da remota Módulos de software que devem ser carregados e executados na UCP AL-2003 para tornar a remota operacional Armazena a configuração de pontos e grupos do sistema, segundo o formato IEC Gerada pelo configurador ProHadron HD3800 Módulos que fazem parte da remota Tipos (saída, entrada, ponto digital, analógico, contador) I/O local, IED. Objetos e formatos Protocolo de comunicação Forma de sincronização
31 Desenvolvendo um projeto no Mastertool
32 MasterTool Usado para configuração, programação e manutenção da remota Permite desenvolvimento de aplicações customizadas: Configuração do driver escravo para comunicação com Centros de Operação Configuração de drivers mestre de comunicação que executam no processador AL-2005 Intertravamentos e bloqueios implementados na UCP AL-2003 ou AL-2004
33 Programa Aplicativo Intertravamento Automatismos (sequenciamento) Integração de protocolos (Gateway) Linguagem diagrama de relés (ladder) blocos lógicos funções e sub-rotinas Carga de módulos "on-line" Programação
34 Configuraçõ ções
35 Configurando Barramento
36 Configurando Barramento
37 Criando um Módulo M Novo Clique no botão para criar um módulo novo Aparecerá uma tela contendo várias opções de módulos, selecione o módulo principal, (E001) Pode-se alterar o nome do módulo na tela de seleção Editando o Programa:
38 Editando o Programa Editando o Programa Após a conclusão da edição, clique no botão (Salvar Módulo) e feche o módulo ou clique no menu <Edição> <Encerrar Modificações> Comunicação Menu <Opções> <Comunicação> Conectar cabo (AL-1390 ou AL-1342)
39 Enviando o Projeto para a UCP Menu <Comunicação> <Ler/Enviar Módulos>, aparecerá uma janela como mostra a figura abaixo
40 Apenas para IEC 101 escravo Módulo F-HADRON.074
41 Carregador AL-3860 Necessário para carregar os drivers de comunicação e outros aplicativos no co-processador AL-2005 Executa operações de manutenção, como leitura de diretório de aplicativos já carregados e remoção dos mesmos
42 Drivers e Softwares Código AL-2734 AL-2738 AL-2739 AL-2743 / AL-2741 Código AL-2783 AL-3860 MT4000 MT410 Driver Modbus Mestre/Escravo Descrição Driver Courier Mestre (para relés de proteção das Séries K e L da Alstom) Driver IEC Escravo Driver DNP Mestre /Driver DNP Escravo Descrição Software GPSync para Windows NT e Windows 2000 Software carregador de aplicativos para AL-2005 Software MasterTool Programming MT4000 para Windows 95 e Windows 98 Software MasterTool Programming MT4100 para Windows NT e Windows 2000
43 Sincronismo com GPS
44 Sincronismo com GPS Permite sincronizar uma ou mais remotas Hadron através de módulos AL-1423 e AL-1424 AL-1423: conecta-se diretamente ao AL-1480, realizando a interface com o GPS AL-1424: desempenha o papel de interface e repetidor de sincronismo Utilizando a rede AllSync para ser receptor de GPS Receptor AL-1480 Módulos AL-1423 e AL-1424 AL Realiza interface com o GPS
45 Exemplo da Rede AllSync UTR Hadron NMEA-0183 / PPS AL-1424 NMEA-0183 / PPS AL-1480 NMEA-0183 / PPS IRIG-B AM AL-1424 NMEA-0183 / PPS IRIG-B DC (TTL) RS485 IRIG-B AM AL-1424 IRIG-B DC (TTL) AL-1423 Ótico RS485 IED IED IED IED AL-1424 Ótico AL-1424 NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS AL-1424 NMEA-0183 / PPS UTR Hadron UTR Hadron UTR Hadron
46 Principais Cases de Sucesso
47 Cases UTR Hadron SE Água Vermelha, cliente final Furnas Um bay de banco de transformador de 550/460 kv 9 módulos de entrada digital, 2 módulos entrada analógica, 1 módulo saída digital Supervisão de disjuntores, seccionadores, alarmes, etc. Comunicação Centro de Operação por duplo canal redundante com o protocolo IEC Intertravamentos de comandos e comunicação com IEDs, através de protocolo Courier adquirindo dados de reles de proteção Alstom (Linha K) Sincronização através de GPS
48 Cases UTR Hadron SE Blumenau, cliente final ECTE Uma linha de transmissão com um Trafo de 525/230 kv 3 módulos de entrada digital, 3 módulos de entrada analógica, 1 módulo de saída Supervisão de disjuntores, seccionadores, alarmes, etc. Comunicação com Centro de Operação por duplo canal redundante através do protocolo IEC Intertravamentos de comandos Comunicação com IEDs através dos protocolos Courier e Modbus adquirindo dados de relés de proteção Alstom (Linha K). Sincronização através de GPS
49 Cases UTR Hadron SE Ibiuna, cliente final Furnas 2 vãos 500 kv com arranjo disjuntor e meio com reatores shunt para interligação com a SE Bateias 2 vãos de auto-trafos 500/345/13,8 kv 7 remotas com um total de 1718 entradas digitais, 293 saídas digitais e 172 entradas analógicas Comunicação com o Centro de Supervisão local por dois canais duplos redundantes com o protocolo IEC Intertravamentos de comandos e comunicação com IEDs através dos protocolos Courier e Modbus adquirindo dados de relés de proteção Sincronização através de rede formada por receptor de GPS AL-1480 e interfaces/repetidores AL-1422
50 Hidroelétrica de Fortuna - Paraná
51 Hidroelétrica de Fortuna Sincronismo entre UCPs Análise detalhada de pontos referentes ao sistema de alimentação de emergência Rejeição de cargas seletiva Reaceleração de cargas desligadas por subtensão Controle de demanda e fator de potência Supervisão do sistema de proteções convencional ou digitalizado
52 Hidroelétrica de Fortuna Possibilidade de comunicação entre as remotas independente do centro de controle Controle e supervisão de disjuntores, barras e valores analógicos (tensão, corrente, potência, energia,...) dos serviços auxiliares da planta. Dados sobre os transformadores elevadores. Registro e apresentação gráfica de Trend Histórico de qualquer valor analógico.
53 Benefícios do sistema Supervisão e comando a distância. Operação da Usina e Subestação executada diretamente a partir das estações de trabalho. Indicação e ação imediata sobre complexos processos de segurança e controle Agilização da manutenção da usina através da representação gráfica do processo e telediagnóstico Aumento da Produtividade de operação de todo sistema, reduzindo custos e melhorando o nível de resposta. Diminuição do tempo de parada através de detecção rápida sobre as origens das falhas do sistema Processo otimizado pela segurança
54 Arquitetura Win NT RISC/OWS1 RISC/OWS2 RISC / BD Win NT Modem RISC/MWS1 RISC/MWS2 Rede Ethernet TCP-IP hub hub Rede Ethernet Alnet II IHM 5 Substação Win NT IHM 1 IHM 2 Auxiliares IHM 3 Win NT Gerador 1 Gerador 2 Gerador 3
55 Usina de Paraibuna São José dos Campos - SP
56 Projeto UHE Paraibuna possui duas unidades geradoras com potência total de 86 Mwats Foram utilizadas três Unidades de Aquisição e Controle - UAC's Altus modelo AL-2003 para a automação. As UAC's 1 e 2 são responsáveis pela automação das Unidades Geradoras 1 e 2 respectivamente e a UAC3 cuida dos Serviços Auxiliares e Subestação Elétrica Cada UAC possui dois Controladores Programáveis, operando como Controlador Principal e Controlador Retaguarda. As entradas e saídas fundamentais ao processo são conectadas simultaneamente nos dois controladores. Caso ocorra problema no Controlador Principal o Controlador Retaguarda assume automaticamente o controle do ponto onde o Controlador Principal parou. Em caso de falha dos dois Controladores a UAC passa automaticamente o controle para modo convencional. O sistema convencional foi mantido a pedido do cliente e é responsável por uma operação semi automática da usina através de reles. As informações do sistema são monitoradas remotamente pelo Posto de Engenharia de Manutenção que fica em São Paulo.
57 Projeto As UAC's registram eventos digitais com resolução de 1 ms ( SOE ) e são sincronizadas via GPS. Os comandos são do tipo Check Before Operate ( CBO ). Os sinais analógicos são aquisitados diretamente na UAC com resolução de 16 bits e através de rede Modbus de Unidades Terminais Remotas que aquisitam as informações de campo e Medidores de Grandezas Elétricas. Os módulos da UAC possuem troca a quente possibilitando a troca dos mesmos sem a necessidade de desligamento do Controlador. Entre as funções executadas pelas UAC's destacam-se : Partida e parada automática das Unidades Geradoras, Controle individual e Conjunto de Potência Ativa, Reativa e Tensão de Barra, seqüência de manobras em disjuntores, revezamento de equipamentos por tempo de operação, seqüência de eventos com resolução de 1 ms. O operação das UAC's é feita através de Interface Homem Máquina redundante que são computadores industriais executando um sistema de supervisão especialmente configurado para atender as exigências de operação de uma Usina Hidrelétrica.
58 Vantagens Vantagens da aplicação Otimização da operação : O operador tem acesso a todas as informações de forma centralizada via computador, minimizando a necessidade de deslocamentos até os equipamentos Agilização da Manutenção : Em caso de ocorrência de alguma anormalidade que envolva as Unidades Geradoras e Serviços auxiliares, o sistema memoriza a seqüência de eventos digitais e analógicos envolvidos e permite uma ação mais direcionada da manutenção diminuindo o tempo de parada das Unidades Geradoras Padronização da operação : Através das Interfaces Homem Máquina permite maior padronização das operações da usina e registro das ações operacionais para posterior análise Manutenção Preventiva : Todos os principais equipamentos são acompanhados com relação a tempo de operação ou número de manobras efetuadas avisando a manutenção o momento de parada para manutenção periódica evitando quebras
59 Usina de Funil
60 Arquitetura SISTEMA DE MEDIÇÃO, CONTROLE E SUPERVISÃO DIGITAL DA USINA DE FUNIL SALA DE COMANDO DA USINA Monitor Monitor UTP Cat5 Ethernet TCP/IP 400 mts. SALA DE COMANDO DA SE 230kV HUB 3COM TP4 UTP Cat5 UTP Cat5 Modem DT32B/TOP IEC SAGE Splitter MS-6 TL074A-R3 Modem DT32B/TOP IEC Impressora AL-2301 AL-2300 AL-2600 AL-2600 Microcomputador com AL-2420 AL-2320 AL-2300 RS232 Modem DT32B/TOP Manutenção Bastidores FOCOS Fibra Óptica Multimodo 400 mts. Monitor Monitor Microcomputador com AL-2420 AL-2320 Bastidor FOCOS Monitor Microcomputador com AL-2420 Monitor Bastidor FOCOS AL-2320 Impressora AL-2301 Bridges QK2401 AL-2600 AL-2300 AL-2320 Fibra Óptica Multimodo 400 mts. AL-2301 AL-2301 AL-2301 AL-2301 AL-2301 AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-1710 AL-1421 GPS TRUE TIME MODELO XL-AK-101 AL-1397 AL-1397 AL-1397 AL-1397 AL-1305 Remota Gerador 1 Remota Gerador 2 Remota Gerador 3 AL-2301 AL-2301 AL-2301 Remota Serviços Auxiliares AL-2301 Remota Subestação AL-1413 AL-1413 AL-1413 AL1413 AL-1413
61 Demonstração Prática
altus Hádron para o setor elétrico!
altus Informativo da Altus Sistemas de Informática S.A. nº 48 2 o Trimestre 2001 Av. São Paulo, 555 São Geraldo CEP 90230-161 Porto Alegre/ RS Hádron para o setor elétrico! Redundância nos CPs Altus Diversas