PROTEÇÃO BÁSICA SEP
SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA
ENTEC
MINI CURSO ⇒
INTRODUÇÃO a SISTEMA DE AUTOMAÇÃO EM SUBESTAÇÃO
Prof. Eng. LÉCIO GONÇALVES DE MATOS
1
OBJETIVO SAS
Mostrar que, diante dos conhecimentos atuais sobre as
formas de geração, transmissão e distribuição de energia
elétrica, é necessário conhecer as normas e os Critérios de
Projeto, das Subestações com Automação, conforme IEC
61850.
3
PROGRAMA ISAS (7)
A Subestação
SAS – Sistema de Automação de Subestação
COS – Centro de Operação de Sistemas
COMPOSIÇÃO SEP
Comunicação IEDs
IEC – 61850
Smart Grids
4
ETIMOLOGIA
VO
SUBESTAÇÃO
ELÉTRICA
Subestação é o segmento de um sistema elétrico
de
potência
(SEP),
responsável
pela
interconexão entre :
 Usinas de geração de energia elétrica (05)
 Linha(s) de transmissão e redes de distribuição,
 Transformadores, disjuntores, seccionadores,
TIs, indutores, capacitores e...
Pontos de utilização, localizada em uma área
territorial pré-determinada e composta por um
conjunto de instalações e equipamentos com
funções específicas, que...
São concebidas de forma a proporcionar a
utilização da energia elétrica com a máxima
confiabilidade e segurança.
5
ETIMOLOGIA
CLASSIFICAÇÃO :
 Quanto à FUNÇÃO (05);
 Quanto ao NÍVEL DE TENSÃO (03);
 Quanto ao TIPO DE INSTALAÇÃO (02);
 Quanto à forma de operação (03).
6
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FUNÇÃO
1) SUBESTAÇÃO ELEVADORA
2) SUBESTAÇÃO ABAIXADORA
3) SUBESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO
4) SUBESTAÇÃO DE MANOBRAS
5) SUBESTAÇÃO CONVERSORA
7
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FUNÇÃO
1) SUBESTAÇÕES ELEVADORAS - at
8
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FUNÇÃO
1) SUBESTAÇÕES ELEVADORAS - MT
440 V
13,8 KV
9
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FUNÇÃO
2)
SUBESTAÇÕES ABAIXADORAS
10
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FUNÇÃO
3) SUBESTAÇÕES DE DISTRIBUIÇÃO
230 kV
13,8 kV
11
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FUNÇÃO
4) SUBESTAÇÕES DE MANOBRA
12
CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FUNÇÃO
5) SUBESTAÇÕES CONVERSORAS
► Associadas a sistemas de transmissão em CC –
HVDC (SE Retificadora e SE Inversora)
ITAIPU – RETIFICADORA
IBIÚNA – INVERSORA
13
12
14
15
CLASSIFICAÇÃO QUANTO NÍVEL TENSÃO
1) SUBESTAÇÃO DE MÉDIA TENSÃO
2) SUBESTAÇÃO DE ALTA TENSÃO
3) SUBESTAÇÃO DE EXTRA ALTA TENSÃO
16
CLASSIFICAÇÃO QUANTO NÍVEL TENSÃO
faixas de tensão SEP
Os níveis de tensões praticados no Brasil são: 765 kV, 750 kV, 600 kVDC,
525 kV, 500 kV, 440 kV, 345 kV, 300 kV, 230 kV, 161 kV, 138 kV, 132 kV,
115 kV, 88 kV, 69 kV, 34,5 kV, 23 kV, 13,8 kV, 440 V, 380 V, 220 V, 127 V.
17
CLASSIFICAÇÃO QUANTO NÍVEL TENSÃO
18
CLASSIFICAÇÃO QUANTO NÍVEL TENSÃO
19
CLASSIFICAÇÃO QUANTO NÍVEL TENSÃO
20
CLASSIFICAÇÃO QUANTO NÍVEL TENSÃO
21
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE INSTALAÇÃO
SUBESTAÇÕES DESABRIGADAS
(A CÉU ABERTO)
SUBESTAÇÕES ABRIGADAS
(EM INTERIORES)
22
23
24
25
SUBESTAÇÕES EM INTERIORES
26
27
28
SF6
SF6
29
ARRANJOS DE UMA SUBESTAÇÃO
ARRANJOS DE BARRAMENTOS
As configurações dos barramentos de uma SE
influem na sua flexibilidade:
 Quanto à operação
 Quanto à manutenção
Barramentos CONTÍNUOS
Não existem particionamentos ou interrupções
do barramento.
Barramentos SECCIONADOS
Constituídos
por
duas
ou
mais
seções
interligadas por chaves ou disjuntores. Cada
seção pode atender um ou mais consumidores.
30
ARRANJOS DE UMA SUBESTAÇÃO
ARRANJO DE BARRAMENTO SIMPLES
 A subestação possui uma só barra de AT ou
MT. São usadas em pequenas SEs;
 Baixa confiabilidade;
 Falhas ou manutenção no barramento implicam
na perda total do sistema;
 Manutenção
nos dispositivos do sistema
requerem a desenergização das linhas ligadas a
eles.
31
ARRANJOS DE UMA SUBESTAÇÃO
ARRANJO DE BARRAMENTO SIMPLES SECCIONADO
52L
52L
Nos casos em que o barramento é seccionado,
pode haver manutenção de trechos do mesmo
sem a interrupção de todos os consumidores.
32
ARRANJOS DE UMA SUBESTAÇÃO
ARRANJO DE BARRAMENTO PRINCIPAL E TRANSFERÊNCIA
52BT
52L
 Oferece um bom plano de manutenção;
 Energização do barramento de transferência
através do disjuntor de interligação;
 Possibilidade de manutenção de um dos
barramentos mantendo-se as cargas no outro
barramento, ainda que com limitações de
proteção.
33
ARRANJOS DE UMA SUBESTAÇÃO
ARRANJOS DE BARRAMENTOS DUPLOS
 Este esquema apresenta dois barramentos
principais ligados a cada uma das linhas de
transmissão de entrada;
 Possibilitam um bom plano de manutenção
devido à presença dos dois barramentos;
 Aumento da confiabilidade do sistema;
 Falhas em um barramento não afetam o outro. 34
ARRANJOS DE UMA SUBESTAÇÃO
ARRANJOS DE BARRAMENTOS TRIPLOS
PARQUES EÓLICOS
35
ARRANJOS DE UMA SUBESTAÇÃO
ARRANJOS DE BARRAMENTOS EM ANEL
 Possibilitam boa flexibilidade para manutenção
de disjuntores sem interrupção do fornecimento
de energia.
36
Arranjo
Barra Simples
Barra Principal e de
transferência
Barra Dupla,
Disjuntor Simples
Barra Dupla,
Disjuntor Duplo
Barra Dupla,
Disjuntor e Meio
Barra em Anel
Confiabilidade
Menor confiabilidade
Falhas
simples
podem
ocasionar o desligamento
completo da SE
Baixa
confiabilidade
Semelhante à da barra
simples,
porém,
uma
melhor flexibilidade na
operação e manutenção
Confiabilidade Moderada
-X-
Alta Confiabilidade
Falhas simples isolam
apenas um circuito
-X-
Custo
Área Disponível
Menor
custo
Menor
número de componentes
Menor área
Menor número de
componentes
Custo Moderado Poucos
componentes
Custo Moderado Número
de
componentes
um
pouco maior
Custo Elevado Número de
componentes duplicado
Custo Moderado Número
de
componentes
um
pouco maior
Custo Moderado Número
de
componentes
um
pouco maior
Pequena área
e
Poucos componentes
Área moderado
Número de
componentes um
pouco maior
Grande área
Dobro do número de
componentes
Grande área
maior número de
componentes por
circuito
Área
Moderada
Aumenta
com
o
número de circuitos
CLASSIFICAÇÃO QUANTO FORMA DE OPERAÇÃO
1) SUBESTAÇÕES Operadas manualmente
2) SUBESTAÇÕES SEMI-AUTOMÁTICAS
3) SUBESTAÇÕES AUTOMATIZADAS
38
CLASSIFICAÇÃO QUANTO FORMA DE OPERAÇÃO
39
CLASSIFICAÇÃO QUANTO FORMA DE OPERAÇÃO
40
CLASSIFICAÇÃO QUANTO FORMA DE OPERAÇÃO
84
41
CLASSIFICAÇÃO QUANTO FORMA DE OPERAÇÃO
Monitoração feito à distância. “O acesso remoto aos
equipamentos de proteção e supervisão nos permite fazer
ajustes, alterar parâmetros e verificar ocorrências de
defeitos com a mesma precisão como se estivéssemos no
local”, gerando uma melhoria do DEC.
42
COS – CENTRO DE OPERAÇÃO DO SISTEMA
43
COS - CENTRO DE OPERAÇÃO DE SISTEMAS
44
indicadores que aferem a qualidade
DEC
Duração Equivalente de Interrupção por
Unidade Consumidora: indica o número de
horas
que,
em
média,
as
unidades
consumidoras de determinado conjunto
ficaram sem energia elétrica durante um
determinado período: mensal, trimestral ou
anual
45
indicadores que aferem a qualidade
FEC
Frequência
Equivalente
de
Interrupção
por
Unidade
Consumidora: indica quantas vezes,
em média, as unidades consumidoras
de determinado conjunto sofreram
interrupção;
45
indicadores que aferem a qualidade
DIC
Duração
de
Interrupção
Individual
por
Unidade
Consumidora:
quantidade
de
horas que o consumidor ficou
sem energia elétrica;
45
indicadores que aferem a qualidade
FIC
Frequência de Interrupção Individual
por Unidade Consumidora: quantidade
de interrupções que o consumidor
experimentou no período de apuração
(mensal, trimestral ou anual);
45
indicadores que aferem a qualidade
DMIC
Duração
Máxima
de
Interrupção
Contínua por Unidade Consumidora:
indica o número de horas da maior
interrupção
experimentada
pelo
consumidor no período de apuração.
45
SAS – SISTEMA DE AUTOMAÇÃO DE SUBESTAÇÃO
OBJETIVO
 QUALIDADE NO FORNECIMENTO DE ENERGIA
ELÉTRICA;
 REDUÇÃO DA QUANTIDADE E TEMPO DE
INTERRUPÇÃO;
 SUPERVISÃO DO SISTEMA ELÉTRICO EM TEMPO REAL;
 REDUÇÃO DOS CUSTOS OPERACIONAIS;
 CENTRALIZAÇÃO DE AÇÕES OPERATIVAS.
46
SAS – SISTEMA DE AUTOMAÇÃO DE SUBESTAÇÃO
ELUCIDAÇÃO
A OPERAÇÃO DE UMA SUBESTAÇÃO É
BASTANTE COMPLEXA, PELO ELEVADO
GRAU DE INCERTEZA E PELO GRANDE
NÚMERO DE VARIÁVEIS QUE MANIPULA.
AS DIVERSAS AÇÕES DE SUPERVISÃO E
CONTROLE REQUEREM A PRESENÇA DE
UM OPERADOR
CAPAZ DE MANIPULAR
VÁRIOS
TIPOS
DE
DADOS
E
INFORMAÇÕES,
RESPONDENDO
ÀS
SOLICITAÇÕES DE FORMA EFETIVA EM
CURTO TEMPO.
47
HISTÓRICO SAS
DÉCADA 50 – TÉCNOLOGIA ANALÓGICA
DÉCADA 60 – TÉCNOLOGIA ESTÁTICA
 SISTEMA SCADA – SUPERVISORY CONTROL
AND DATA AQUISITION.
DÉCADA 70 – MINI E MICROCOMPUTADORES
ATUANDO EM POUCAS TAREFAS.
DÉCADA 80 – MICROPROCESSADORES COM
ALGORÍTMOS RÁPIDOS, PROCESSADORES
DE
SINAIS,
PROCESSADORES
LÓGICOS
E
PROCESSADORES DE COMUNICAÇÃO.
DÉCADA 90 – EXPLORAÇÃO DO CONCEITO DE
APROVEITAMENTO
DA
INTELIGÊNCIA
DISTRIBUIDA NAS SEs DIGITALIZADAS.
48
HISTÓRICO SAS
DÉCADA
100
–
PROLIFERAÇÃO
INSTRUMENTOS DIGITAIS.
DOS
 smart, MP3, mensagens instantâneas, câmeras
e celulares digitais.
 MATURIDADE DO SAS – PROTEÇÃO, CONTROLE
E MONITORAÇÃO DE SE.
 CONSOLIDAÇÃO DA IEC 61850.
49
275 kV x 225 MVA
51
50
51
52
53
53
54
54
55
5655
56
57
57
58
58
59
59
60
60
61
IED – Dispositivo Eletrônico Inteligente
IED - Intelligent Electronic Device
IED – Dispositivo Eletrônico Inteligente
61
IED – Dispositivo Eletrônico Inteligente
São os principais componentes do sistema de
automação elétrica
 IEDs são os componentes responsáveis por proteção e
supervisão os equipamentos da rede elétrica

62
IED – Dispositivo Eletrônico Inteligente
DESENVOLVIMENTO HISTÓRICO DOS RELÉS
eletromecânicos & estáticos & digitais
1970 – XXX : 4ª geração estática - Digitais
A aplicação da tecnologia digital teve início no
final da década de 60 e início dos anos 70, com
a introdução de microprocessadores nas áreas
de supervisão e controle. Daí surgiu a 4ª
geração de relés estáticos.
A técnica de proteção digital está atualmente
consolidada, mas continua sendo uma área de
investigação
ativa,
tendo
em
vista
o
desenvolvimento dos microprocessadores.
63
IED – Dispositivo Eletrônico Inteligente
DEFINIÇÃO DE RELÉ DIGITAL
Dispositivos de proteção SEP, gerenciados por
microprocessadores
desenvolvidos
especificamente para este fim. Nestes relés, os
sinais de entrada das grandezas elétricas e os
parâmetros de ajustes são controlados por um
software que processa a lógica de proteção
através de um algoritmo simbólico e gráfico.
DIGITAL NUMÉRICO
Dispositivos de proteção SEP, gerenciados por
microprocessadores
desenvolvidos
especificamente para este fim. Nestes relés, os
sinais de entrada das grandezas elétricas e os
parâmetros de ajustes são controlados por um
software que processa a lógica de proteção
através de um algoritmo simbólico, gráfico,
numérico e intervalar.
64
TECNOLOGIA CONVENCIONAL VERSUS DIGITAL
CONVENCIONAL
DIGITAL
Baixa confiabilidade
Boa confiabilidade
Implementação
individualizada
Implementação
integrada
Não integrável
Integrável
Testes no campo
Testes de bancada
Estagnada
Em evolução
65
TECNOLOGIA CONVENCIONAL VERSUS DIGITAL
Os relés digitais apresentam as seguintes
vantagens em relação aos convencionais:
 Automonitoramento (autodiagnóstico);
 Detecção e diagnóstico de faltas;
 Melhor exploração do potencial das funções
de proteção;
 Permite o desenvolvimento de novas funções e
métodos de proteção;
 Compartilhar dados por meio de redes de
comunicação;
 Proporciona melhor interface homem x máquina;
 Redução das interferências do meio ambiente
nas condições operativas dos equipamentos;
 Adaptação aos requisitos funcionais operativos;
 Transferir e receber dados;
 Os custos são mais baixos.
66
TECNOLOGIA CONVENCIONAL VERSUS DIGITAL
desvantagens
 Vida útil reduzida (10 a 15 anos), enquanto
os convencionais possuem vida longa (acima de
30 anos);
 O “hardware” dos relés digitais
rapidamente, tornando-os obsoletos;
avança
 Constante atualização do EMC ;
compatibilidade eletromagnética
 Predomina ainda a linguagem assembler, o
que limita a intercambialidade de programas
entre diferentes relés.
67
Análise de falha com DIGSI 4
I/A
1,50
1,00
0,50
-0,075
-0,050
-0,025
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,050
0,075
0,100
0,125
t/s
-0,00
-0,50
-1,00
-1,50
-2,00
iEe
iL1
iL2
iL3
U/V
80
60
40
20
-0,075
-0,050
-0,025
0,000
0,025
t/s
0
-20
-40
-60
-80
uL1
uL2
uL3
Registros de Falta Sincronizada de ambos finais de linha
68
Diagrama vetorial
das Condições de Pré-falta e falha
69
IED de Multifunção ABB
40 – Unidade de perda de excitação
50IE - Energização Involuntária da Máquina
46 – Unidade de desbalanceamento de corrente
24 – Unidade de sobreexcitação
60 – Unidade de balanço de corrente ou tensão
70
71
72
73
PERIGO
A moça estava sofrendo alucinações, e pensou que estivesse
atravessando uma ponte. Moradores do local viram a jovem em cima da
torre e chamaram o serviço de emergência. Aparentemente, ela tentava
atravessar um rio imaginário pela tal ponte.
República Tcheca
PERIGO
NORMA IEC - 61850
GRUPO DE 60 MEMBROS DE DIFERENTES PAISES
(1995), oficializou a norma IEC - 61850
CONSOLIDADO NO BRASIL (DÉCADA 100).
74
NORMA IEC - 61850
Os objetivos definidos para o padrão foram:
1. Um protocolo único para subestação
completa,
considerando
a
modelagem
de
diferentes
dados
necessários
para
a
subestação.
2. Definição de serviços básicos necessários
para a transferência de dados de modo que
todo
o
mapeamento
de
protocolo
de
comunicação possa ser feito com segurança.
3. Promoção de alta interoperabilidade entre
sistemas de diferentes fornecedores.
4. A método comum / formato para armazenar
dados completos.
5. Define teste completo necessário para o
equipamento que está em conformidade com a
norma.
75
NORMA IEC - 61850
A IEC (International Electrotechnical Commission) é
a organização líder no desenvolvimento de padrões
internacionais para o setor elétrico e afins. A
norma IEC 61850 foi desenvolvida recentemente
para Sistemas de Automação de Subestações (SAS).
A IEC 61850 permite a operação otimizada de todos
os componentes integrados a um sistema de
automação de subestação.
Este
processo
ocorre
devido
à
melhoria
e
desenvolvimento dos IEDs, onde podem ser agregadas
funcionalidades específicas das funções de proteção e
controle utilizando a rede local, alta velocidade nos
dispositivos de comunicação, capacidade para aquisição
de dados e medição, dentre outras.
Com a norma IEC 61850 e a utilização da rede
Ethernet, os sinais analógicos e digitais via fiação
metálica são substituidos por dados que trafegam na
rede de forma ágil e segura.
76
NORMA IEC - 61850
Pacotes de mensagens ou telegramas podem ser
enviados pela rede em tempo real como valores
amostrados na rede ou mensagens GOOSE, sigla
derivada de Generic Object Oriented Substation
Event, ou seja, um Evento de Subestação
Genérico Orientado a Objeto.
PROTOCOLOS
Conjunto de
regras de
comunicação
(extensão de arquivo)
77
NORMA IEC - 61850
A configuração da comunicação baseada na IEC
61850 é descrita através de 04 arquivos XML
(eXtensible Markup Language) abaixo:
 SSD (System Specification Description): Possui
a descrição dos dados de todo o sistema e contem
o diagrama unifilar da subestação e todos os nós
lógicos (funções) alocados;
 SCD (Substation Configuration Description):
Arquivo gerado pela ferramenta de configuração
do
sistema,
contendo
as
informações
configuradas para a comunicação de toda a
subestação;
 ICD (IED Capability Description): Arquivo gerado
pela ferramenta de configuração do IED para
informar suas características e funções;
 CID (Configured IED Description): Arquivo para
ser carregado em determinado IED com as
configurações habilitadas ou parametrizadas.
78
NORMA IEC - 61850
Tipos de mensagem
Tipos de mensagem
V
E
R
T
I
C
A
L
 Tipo 1 – Mensagens rápidas;
Horizontal
MMS
(Manufacturing
Message
Specification)
 Tipo 1A – Trip;
 Tipo 4 – Dados em rajada (raw
data) ou SV – sampled values;
 Tipo 2 – Velocidade média;
 Tipo 5 – Transferência de arquivos;
 Tipo 3 – Baixa velocidade;
 Tipo 6 – Sincronização de tempo.
79
NORMA IEC - 61850
Os 04 arquivos xml!
'SPAM Confidence
Level'
“Nível de
confiança de
Spam”
Enviar e
postar em
massa
ESTRUTURA DA SCL
mensagem eletrônica recebida mas não solicitada pelo usuário
80
NORMA IEC - 61850
Comunicação Física e de Protocolos
USB é um link de comunicação que suporta transferência de
dados entre computadores e periféricos
81
NORMA IEC - 61850
barramentos e processo na Subestação
82
Smart Grids

Smart Grid
A Evolução da Automação na descentralização
da
produção,
medição
inteligente,
monitoramento
on
line
de
redes
de
Distribuição e transmissão – Uma Estratégia
para a Concessionária do futuro.
83
Smart Grids
Países como Canadá, Inglaterra e Alemanha já
dispõem de sistemas de “Smart Grids – redes
“inteligentes” em várias cidades, o que
possibilita e viabiliza a implantação da micro
geração e controle de operação on-line de
subestações e redes de energia, diminuindo
custos e aumentando a confiabilidade da energia
entregue ao consumidor.
84
Visão da Concessionário do Futuro – Smart Grid


Smart Grids é a visão do
sistema de T&D de eletricidade
do futuro: Concessionária e
consumidores obterão retorno
através da convergência de
transmissão e distribuição de
energia
e
tecnologia
da
informação, para atingir maior
confiabilidade,
menores
custos
de
O&M,
adiar
ampliações (nova capacidade) e
aumentar a satisfação do
consumidor.
Tal evolução requer resistir à
armadilha de adotar soluções
fáceis e com visão de curto
prazo e uma mentalidade de
“silo” – sem levar em conta as
necessidades
das
demais
partes da rede de transmissão
e distribuição e das operações
da concessionária.
85
Oportunidades e Facilitadores





Confiabilidade
Eficiência Operacional
Satisfação do Cliente
Meio ambiente
Valores do Acionista
• AMI – Medição Avançada
• Gerenciamento Demanda
• Gestão de Interrupções
de Energia
• Automação da T & D
• Gestão de Ativos e Passivos
• Serviços ao Consumidor de
Valor Adicionado
• Sensores
• Infraestrutura de Comunicação
• Integração de Informações da
Empresa
• Suporte Regulatório
• Cultura Corporativa:
Abordagem Holística
Smart Grids
86
ETIMOLOGIA
AMI - Automatic Meter Infrastructure
É um método para se realizar a coleta de dados
e informações de medidores da rede, utilizandose para tanto, modernos recursos de automação
e de meios de comunicação via telefonia, rádio
frequência, fibra óptica e celular, como também,
utilizando-se dos fios da rede elétrica para
envio de informações.
Com o uso dos sistemas AMI, os distribuidores de
Energia Elétrica, conseguem um significativo
aumento de eficiência operacional, melhoria nos
serviços prestados, redução de custos de coleta
de dados e de corte e religação, redução de
perdas e desvios, além de um rápido acesso às
informações críticas que o corpo de gerentes
precisa para tomar as decisões no dia a dia.
87
ETIMOLOGIA
Principais Benefícios do AMI
 Aumento da precisão na leitura;
 Respostas muito rápidas para requisições de
informação;
 Detecção automática de perdas e desvios;
 Informações detalhadas sobre as demandas
de todos os pontos da rede, distribuída por
faixas horárias configuráveis permitindo à
operadora ofertar tarifas diferenciadas por
perfil de consumo e possibilitando ao cliente
adotar o perfil que melhor se adequar às suas
necessidades;
 Corte e religação operados remotamente sem a
necessidade de deslocamento até o local.
88
TECNOLOGIAS AMI
Powerline
Fibra óptica
89
90
TECNOLOGIAS AMI – Comunicação Celular
•
Reduzir DIC e ampliar a Satisfação do Cliente
91
TECNOLOGIAS AMI - OPGW
•
Reduzir DEC e ampliar a Satisfação do Cliente
Cabo opg
92
TECNOLOGIAS AMI
Satélite
93
Aplicações usando AMI oferecem
benefícios significativos
Operações de Sistema
• Planejamento & Projeções
• Despacho Econômico
• Comutação & Controle
Serviços ao Cliente
Sistema de Distribuição
Integração
• Gestão de Ativos
da
- Monitoração da Saúde dos Equipamentos
- Inspeção / Manutenção baseadas na Condição Informação
Gestão de Interrupções de Energia
• Automação da Distribuição e dos Alimentadores
• Detecção e Gestão de Interrupções
• Gerenciamento da Tensão/Reativos
• Localização e Restauração de
• Gerenciamento da Qual. da Energia
Interrupções
• Câmeras de Supervisão
• Gestão das Equipes de Trabalho /
Equipes
Móveis
Serviços aos Clientes
•
•
•
•
•
•
AMR (Leitura automatizada)
Aperfeiçoamento da Receita
Controle Direto da Carga
Resposta a Demanda
Conexão/Desconexão Remotos
Geração Distribuída
Infraestrutura de
Comunicações
On-grid
94
AMI está se tornando uma integração de dispositivos e redes
interconectadas, funcionando em harmonia, provendo valor a
todos os agentes.
HAN (Home Área network)
Chaves para o Sucesso
•Interoperabilidade dos protocolos de
comunicações e Medidores
•Múltiplas
opções
integradas
para
transmitir dados ao backbone WAN
•Sistema completo de gestão de dados de
medição e integração com sistemas
corporativos
•Recursos de Segurança - autenticação,
criptografia e privacidade dos dados
•Capacidade de LAN para acomodar
crescimento da HAN
rede doméstica,
que conecta vários computadores e
outros dispositivos digitais.
LAN (Local Área Network) redes de
computadores restritas a um local físico.
WAN (Wide Área Network) rede que cobre
uma área física maior (rede da internet).
Gateway Local
Conectividade AMI
Wireless
ou
Wi-Fi:
•
•
•
•
•
•
Proteção
Medição
Controle de Carga
Sistemas Comando
Sinalização
Eventos
Field Collectors/ Aggregators
Infraestructura
Back Office
Comunicação
Backhaul (WAN)
Acesso Comun.
(LAN)
Opções incluem:
Powerline, Wireless, Fibra,
Cabo, Celular, Satélite
Opções incluem:
WiFi, WiMAX,
Ethernet, PLC, BPL
Largura de Banda
Medidores
Avançados
Home Area Network (HAN)`
Opções incluem: Z-Wave, ZigBee,
Bluetooth, HomePlug, WiFi
Nós
95
96
Automação de Alimentadores
possibilitada por AMI
Power Factor
Exemplo:Infraestrutura de medição automática
Controle Integrado Tensão
e Reativos

Comunicações
AMI/BPL
Flexibilidade Operacional/
Problemas
de
Carregamento de Endereço
Redução
de
Perdas
Elétricas
Redução
de
Demanda
durante
condições
de
carga de pico


BPL (Banda Larga sobre Rede Elétrica)
97
Automação de SE - Maior parte dos Custos,
mas uma pequena parte dos Benefícios !
Exemplo Smart Grid
>90% das concessionárias estão implantando IEDs em
Subestações Extraindo apenas 15% dos benefícios;
 85% dos benefícios ainda não estão sendo obtidos
 Monitoração da Condição, melhora do desempenho, etc.
 Poucos têm implantado Arquitetura a nível de Empresa (enterprise
level architecture) e infra-estrutura de TI
 Subestações, Comunicações,
Data Mart (armazém de dados)
..

Local Area
Network
Planejamento Engenharia
SCADA
Data Warehouse
SCADA
Serviços aos Clientes
grandes volumes de dados
Rede
Segura SE
Manutenção
Planejamento
GIS geographic information system
Data Mart
Subestação
Despachantes
Subestação
AEG
P120
98
Dados IEC Não-Operacionais ajudam em Gestão
de Ativos & Manutenção Baseada na Condição
Exemplo Smart Grid:
Observações Contínuas da
Condição
Histórico Uso & Meio
ambiente
Histórico Manutenção
Dados Atualizados
de Fabricantes e
Indústria
MODELO PROBABILÍSTICO DE DESEMPENHO E
FALHAS DE EQUIPAMENTO
Observações de
Condição Programadas
e provocadas por
Eventos
Função de Distribuição de
Probabilidade de Falha e
Desempenho de Equipamento

Melhoram eficiência O&M

Estendem a vida dos equipamentos

Reduzem número de falhas “catastróficas"

Aperfeiçoam processos de manutenção
Sistemas de Alarme &
Programação
GESTÃO DE ATIVOS
99
Necessidade de uma visão de ponta-a-ponta das
“Camadas de Segurança”

Questões-chaves para gerentes de programas AMI devem incluir:
 Quais são e onde estão as vulnerabilidades?


Qual é a exposição potencial ao risco?
O que deve ser feito para proteger contra esses riscos?
Áreas de maior vulnerabilidade
Sistemas de
Comunicações
Back-Office
Backhaul
& Operacionais
Acesso
Externo
aos Dados
Sistema
Gestão
AMI
Turmas
Terceiros
Clientes
Acesso
Web
AMI Config &
Manutenção
Sistema Gestão
Dados Medição
Medidores &
Gateways
Rede
Residencial
Bi-direcional
R/T Acesso
Grande
utilitário
comum.
Agregação
Vizinhança
Monitoração
SA, DA, AM
Operações Sistema,
Gerenciamento de Energia &
DSM
Comunicações
de Acesso
Equipamentos
T&D
Comunic.
Local
PG
Rede
Residencial
Cliente
Monitoração,
DA, AM
Equipamentos Distribuição
100
Integração com a infraestrutura
computacional da concessionária
EMS - Energy Management System
Sistema de gestão de energia
EMS
Supervisory control
and data acquisition
DSM - DiskStation Manager
OMS- Software de Gestão
(gerenciamento inteligente Energia)
de Operações
DMS
OMS
Call Center
Billing
MDM/S
SCADA
MDM /S – Master Data
Management Server
Smart Grid
Fibra ou outro Back Haul
DNP3.0 ou outro Protocolo SCADA
Protocolos Baseados em IP
UTR
IED
IED
Subestação
Concentrador Dados
Sensores Controles
Sensores Controles
Concentrador Dados
Acesso
Comunicações
Controles Sensores MeterMeterMeter
Sensores MeterMeterMeter
Ativos Distribuição
Pontos de medição
MeterMeterMeter
MeterMeterMeter
MeterMeterMeter
101
Benefícios do Projeto – Estudo de Caso
• Redução de fluxo de potência reativo
Financeiro
• Melhora da eficiência de O&M
• Reengenharia de processos de trabalho
Confiabilidade
• Manter integridade do controle do sistema de potência
• Reduzir Índice Médio de Duração de Interrupções
(DEC) em 10 minutos em circuitos monitorados
• Melhorar a manutenção de componentes chaves do
sistema de potência
• Redução de potência reativa = Redução emissões
• Redução emissões = melhora da qualidade do ar
102
Análise Custo-Benefício

Benefícios podem ser Caracterizados nas seguintes Categorias:

Aumento da Produtividade dos Trabalhadores
 Custos de trabalho reduzidos devido a Automação

Aumento de Confiabilidade e Qualidade de Serviço
 Redução da Duração e Frequência de Falhas (DEC/FEC)
 Aumento da Qualidade da Energia

Aumento da Eficiência do Sistema
 Redução das Perdas Técnicas
 Menor custo do suprimento
 Melhora do Processo de Engenharia e Planejamento

Redução/Postergação/Eliminação de Custos de Capital
 Melhor gestão de ativos
 Evitar aumentos de Capacidade

Outros
103
Predição de Tecnologia
Os
avanços
em
sensores,
controles,
comunicações e aplicações já têm sido e serão
cada vez mais significativos, pois:
 O intercâmbio de informação entre todos os
sistemas
da
operação,
planejamento,
engenharia, e clientes serão sem emendas;
 Muitos processos que hoje são disjuntos,
serão integrados e automatizados;
 Federação de dados proverá uma plataforma
de negócio comum;
 Novos equipamentos T&D terão módulos de
comunicações e monitoração incorporados;
 Dispositivos Inteligentes, tais como IEDs,
PMUs, medidores digitais, automação da
distribuição - proliferarão e serão ampla e
economicamente usados;
104
Predição de Tecnologia
RFID
de
baixo
custo
serão
incluídos
facilitando a cadeia de suprimento e gestão de
ativos;
 Infraestruturas de comunicações em tempo
real fornecerão informações e controles em
tempo adequado para as Concessionárias e os
consumidores;


Redes residenciais se tornarão a norma e não a
exceção.
É necessário desenvolver uma Estratégia de Integração Tecnológica
105
Agradecemos pela atenção!
107
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