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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ

1. 37 QUADRO4 TIPOS DE COMANDO nsaria ieii ene ia assadas sda ua 39 CUADRO Da SIMBOEOGSIAu ou aoa n uQ 49 QUADRO 6 PER DOS DE 1 76 lt Ada 77 QUADRO 8 PONTOS POR DISPOSITIVO 78 QUADRO 9 CONFIGURA O DOS PONTOS DNP3 79 ANEEL ANSI BD CEPEL CLP CNOS COD COG COL COR COS COT GPS IEC IHM ISO NEMA PCH RTU SCADA SDSC SOE TCP LISTA DE SIGLAS E ACRONIMOS Ag ncia Nacional de Energia El trica American National Standards Institute Banco de Dados Centro de Pesquisa de Energia El trica Controlador L gico Program vel Centro Nacional de Opera o do Sistema Centro de Opera o da Distribui o Centro de Opera o da Gera o Centro de Opera o da Instala o Centro de Opera o Local Centro de Opera o Regional Centro de Opera o de Sistemas Centro de Opera o da Transmiss o Global Positioning System International Electrotechnical Commission Interface Humano M quina International Organization for Standardization National Electrical Manufactures Association Pequenas Centrais Hidro
2. 38 3 3 10 Registro de Comandos Realizados 38 23 11 Opera o GOS ISIC Ma u 39 932212 REGUS Ode CAS 40 3 3 13 Consulta Hist rica de Alarmes e Eventos 42 So 4 CONSUL u u RD 43 3 3 15 Gera o de Relat rios de Registro de Medidas 43 3 3 16 Gera o dos Relat rios de Registro 44 3 9 17 16 eee 44 4 DESENVOLVIMENTO DO 5 45 45 4 1 1 Biblioteca de Objetos 4 46 4 1 2 Tela Geral de Acesso 49 Alo Teade als 50 42154 Tela Geralda USINA u E OO 51 4125 MENUS PRINCIPAIS spas 52 4 1 6 Tela Geral a 54 Aled Vevey fades a 55 aro Tea Geral u u u 56 dino Tear
3. modo remoto sendo realizada pelo COG Indica de partida e parada em modo passo passo Indica de partida e parada em modo autom tico Identifica o da unidade geradora n o sincronizada Q Identifica o da unidade geradora sincronizada Identificac o trafo elevador WK Jj renato Identifica o de seccionadora no estado aberta 48 Identifica o de seccionadora no estado fechada Identifica o de seccionadora sem posi o definida ou seja n o est aberta e nem fechada Identifica o de disjuntor aberio Identifica o de disjuntor fechado Identifica o do disjuntor sem posi o definida ou seja n o est aberto nem fechado Identifica o do disjuntor em estado indispon vel Identifica o de disjuntor n o inserido Identifica o de bomba ligada Identifica o de bomba desligada Sapata aplicada Sapata desaplicada Lonas desgastadas Trava aplicada 49 Trava desaplicada Trava em falha Intertravamento liberado Intertravamento bloqueado Quadro 5 Simbologia Fonte Autoria pr pria 4 1 2 Tela Geral de Acesso ao Sistema LUDESA PCH FIGUEIROPOLIS EIROPOLIS rrr PCH NOVO HORIZONTE Figura 7 Tela Inicial de Acesso ao Sistema Fonte Autoria pr pria Ao iniciar o sistema de supervisao 0 operador poder es
4. bao 57 Je ol Oa al Gila COS 58 At Tela Geral eS ele 59 4 1 12 Reconhecimento de Alari8s u u u u uuu uuu u 59 4 1 13 Tela Unidade Controle 60 4 1 14 Tela Unidade Partida e Parada Automa atlica 61 4 1 15 Tela Unidade Partida Passo a Passo 62 4 1 16 Tela Unidade Parada Passo Passo 63 TelaUnidade Gerado u a A aaah eo 64 Tea Unidade TUDNA u u u uu te Sere Sere ere terior n se m 65 4 1 19 Tela Unidade 66 A oO Telade SISTING Ge ass 67 4 1 21 Tela Servi os Auxiliares e 68 41 22 Tela Trarsf rmadork uu u 69 4 1 23 Tela Prote es da Linha de 70 Cl AG We iui u uuu uuu 72 4 2 SERVIDOR DE DADOS Sas sa 73 4 21 Bibliolega de D3 109 u uuu asosuguspsusuccusasssatusosasaqapaspantusqsasqqasqsnuacusupaquaqasusqsasu
5. retaguarda master IOT ag link com o tag elemento do bloco espec fico para elemento de bloco principal IOT ag link com o tag elemento do bloco especifico para elemento de bloco retaguarda Processa Boolean False a cada altera o de valor atualiza sa das da biblioteca Saida Double g saida resultante do processamento do bloco Double saida resultante do processamento do CLP rh Sinaliza o Alan Internall ag aciona alarme do sistema Tipo String Anal gico tipo do objeto Valor Double 90 entrada do valor ser for ado na posi o manual ativo Invertido Boolean FI False False Ativo Normal True Invertido Figura 38 Biblioteca Ponto Anal gico Fonte Autoria pr pria 75 bilbioteca de ponto digital respons vel processar os valores lidos dos drivers de comunica o gerando os alarmes de acordo a varia o do seu estado enviando a informa o para as telas sin pticas ou registro em hist rico A Fig 39 mostra as propriedades do objeto de dados dessa bilbioteca istmo Texto de Ajuda T da E False indica se o evento est atuado F 282 E Sting Ta area do evento Evento Delay Integer EEN 90 tempo de espera segundos do evento E Evento Digital Boolean Ta True habilita o evento Evento Digital Boolean a F True habilita reconhecimento do e
6. 1 1 21 68 FIGURA 33 TELA DO TRANSFORMADOR DA FASE 2 4 4 69 FIGURA 34 PROTE ES DO TRANSORMADOR ELEVADOR 70 FIGURA 35 PROTE ES DA LINHA DE TRANSMISS O 1 1 21 71 FIGURA 36 TELA DE N VEIS TOMADA D GUA 72 FIGURA 37 ESTRUTURA DO SERVIDOR DE 85 1 0 73 FIGURA 38 BIBLIOTECA PONTO 74 FIGURA 39S PONTO DIGITA C Zo un mous Q Sum 75 FIGURA 40 TELA DE CONFIGURA O DOS TEMPOS DE 76 FIGURA 41 CONFIGURA O DO DRIVER DE COMUNICA O 1 77 FIGURA 42 CONFIGURA O DRIVER 3 4 4 4 4144 79 LISTA DE QUADROS QUADRO 1 PROTOCOLOS DE COMUNICA O DO SETOR EL TRICO 24 QUADRO 2 COMPONENTES DO ELIPSE 33 QUADRO GRUPOS DE ACESSO
7. CONTROLE DE POTENCIA CONTROLE TENS O TERMINAL REFER NCIA SET POINT LIMITE REFERENCIA SET POINT Limite a V OPERA O COM POT NCIA REATIVA NULA MEI Figura 24 Tela Unidade Controle Fonte Autoria pr pria 61 poss vel tamb m alterar o modo de do regulador de velocidade atrav s dos bot es de comando na tela os modos poss veis sao de controle de abertura manual controle de abertura autom tico e controle de pot ncia Selecionado o modo as op es de controle estar o dispon veis nos campos relativos sendo que a cada mudan a nos valores dever ser confirmado o envio atrav s de um comando de confirma o 4 1 14 Tela Unidade Partida e Parada Autom tica esquerda dessa tela poss vel visualizar os passos de partida da unidade geradora os quais ser o executados automaticamente pela l gica do sistema ou seja o operador apenas respons vel por iniciar a partida da unidade Existe ao lado de cada passo um sinalizador indicando que o passo foi executado com Sucesso e que o pr ximo passo j esta em execu o Pr Condi es de Partida UG1 Satisfeitas WYE Maquina Vazio Excitada MS Maqui v lvula de ua de Resfriamento Aberta SELECAO DE ESTADOS 1 2 3 6 Bomba 1 de Aqua de Resfriamento Ligada Bomba 3 de Aqua de Resfriamento Ligada Sistema de Alta Pressao Normal Freio Solto HPU Ligada V lvula Borboleta Aberta
8. Especificar a arquitetura de automa o do centro de opera o Testar a interoperabildade de comunica o com os dispositivos envolvidos e Desenvolver um padr o de telas para o sistema do centro de opera o remoto e Comissionar localmente testando os acionamentos dos dispositivos e a sinaliza o dos alarmes e eventos do sistema e Validar o sistema atrav s do centro de opera o remoto repetindo os testes de comissionamento local 1 4 JUSTIFICATIVA Possuir um sistema centralizado de opera o proporcionar obter informa es detalhadas de cada usina A opera o ser centralizada atrav s de um nico sistema n o havendo mais a necesidade de operadores nas usinas locais mas somente a presen a de um mantenedor O gerenciamento poder ser otimizado com as ferramentas de an lise de dados pois elas contribuir o para o planejamento da gera o bem como para as manuten es preventivas e preditivas 16 1 5 PROCEDIMENTOS METODOL GICOS O procedimento metodol gico utilizado para pesquisa pode ser classificada em pesquisa aplicada pois as ag ncias de gera o reconhecem o problema ao produzirem menos energia do que poderiam gerar quando inexiste um sistema de automa o que possibilite obter informa es consistentes de suas usinas desenvolvimento de um sistema de supervis o permitir operar todas as usinas de um unico local possibilitando o monitoramento e controle em tempo real e armaz
9. Travas do Distribuidor Desaplicadas v lvula de Seguran a da Ligada MODO DE PARTIDA PARADA CONTROLE OPERA O RV RY Ligado Autom tico EL Bombas de Alta Press o Desligadas RT Ligado 0 Disjuntor de Grupo Fechado Figura 25 Sequencia de Partida Autom tica Fonte Autoria pr pria Na parte inferior da tela poss vel alterar o modo de partida e parada da maquina entre autom tico e passo a passo Ao lado esquerdo estao visiveis os 62 passos de parada da m quina os quais em modo autom tico lt executados da mesma forma que os passos de partida 4 1 15 Tela Unidade Partida Passo a Passo Nessa tela poss vel partir a unidade geradora no modo passo a passo possibilitanto efetuar o controle de cada dispositivo da sequencia UG1 PARTIDA PASSO A PASSO Pr Condi es de Partida UG1 Satisfeitas gt Abrir V lvula de gua de Resfriamento 4 gt OBJETIVO DO PASSO 1 ap v lvula de Aqua de Pesfriamento Aberta Ligar Bomba 1 de gua de Resfriamento de Agua de Resfriamento Ligar Bomba 3 de Aqua de Resfriamento 4 ESTADO DA VAVULA Ligar Bombas de Alta Pressao 4 Fechada O Aberta soltar Frein PERMISSIVOS Lig ar HPL Remoto Abrir Valvula Borboleta Disponivel Desaplicar Travas do Distribuidor 4 Aquecimento Desligado Ligar Valvula de Seguran a da HPU Aquecimento Modo Automatico Ser E 4 COMANDO
10. o de senha para todos os usu rios e a op o de cadastro de usu rios somente para os administradores 38 3 3 9 Especifica o dos Comandos do Supervis rio Os comandos do sistema ser o criados para proporcionar a operabilidade e seguran a nas tarefas de controle das PCHs Basicamente a fun o de um comando executar a a o ao qual o mesmo foi programado contudo para isso existem diversos fatores preponderantes Os n veis de intertravamento locais remotos o intertravamento de a es e condi o de retorno 3 3 10 Registro de Comandos Realizados Todos os comandos referentes opera o da PCH dever o ser armazenados no banco de dados atrav s dos eventos Os tipos de comandos que existir o no sistema s o Comandos Descri o Esse tipo de comando utilizado para o envio e configura o de valores e ou par metros para o CLP Obrigatoriamente todo Anal gicos comando deste tipo possui intertravamento de seguran a ou seja o valor digitado tem obrigatoriamente de estar em uma faixa determinada pelo desenvolvedor Ser o compostos pelos comandos de a es simples comandos de a es intertravadas e comandos de emerg ncia Todos estes comandos sao do tipo digital Podem ou n o solicitar intertravamentos para que o mesmo seja efetuado de forma correta Estes comandos podem ser representados tanto por um bot o na tela identificando sua operabilidade ou em forma de uma figura objeto como por exemplo
11. o do programa permitindo o envio de informa es aos clientes de dados principalmente aos viewers de opera o E o ambiente com a interface de execu o dos aplicativos gerados pelo ESstudio Opera como a interface gr fica do E3viewer usu rio com o processo permitindo navega o pela aplica o visualiza o dos dados do E3Server Podem ser executados v rios viewers simult neos E a ferramenta de configura o do sistema servindo como plataforma universal de desenvolvimento Possui um editor gr fico completo para a cria o da interface com o usu rio e um editor de programa o orientado a objetos Quadro 2 Componentes do Elipse Fonte Autoria pr pria 3 3 2 Biblioteca de objetos O ElipseE3 possui um sistema de bibliotecas chamado elipseX que permite criar objetos gr ficos compostos de primitivas de desenho do editor gr fico do elipse 34 objetos activex ou outros elipseX bem como objetos de dados compostos de qualquer tipo de vari veis c lculos tags de comunica o defini es de alarmes hist ricos e outras fun es Desta forma uma aplica o inteira pode ser constru da em uma biblioteca e ser reutilizada in meras vezes dentro da aplica o Alem disso qualquer modifica o feita em uma biblioteca automaticamente refletida em todas as c pias ou inst ncias que estejam sendo utilizadas no aplicativo o que significa que os elipseX podem ser modificados quantas vezes forem necess r
12. Nos testes locais n o foram utilizados o modo de trabalho hot stanby do elipse pois o foco dos testes foi centrado em verificar as funcionalidades do aplicativo desenvolvido individualmente para a usina e n o o aplicativo desenvolvido para o COG 81 4 3 2 Implementa o do sistema no COG Uma vez conclu da a fase de testes locais a fase de implanta o no COG fol poss vel pois todos os aplicativos individuais das usinas foram testados de modo satisfat rio Nessa fase foi implementado o sistema completo de supervisao ou seja os aplicativos individuais de cada usina foram agrupados em um nico dom nio no elipse Desse modo todos os testes realizados localmente foram repetidos no COG validando novamente supervis o e controle das usinas No COG foram testadas todas as ferramentas desenvolvidas para a an lise operacional efetuando a grava o e consulta de dados hist ricos e gera o de gr ficos de tend ncia As funcionalidades de redund ncia do elipse foram testadas causando intencionalmente a comuta o de servidores e verificando como o sistema se comportava com a perda de comunica o com a usina Alguns ajustes finos de tempos de comunica o foram efetuados pois para algumas usinas a lat ncia de comunica o era alto causando demora na atualiza o das informa es lidas de campo Enfim ap s o t rmino de todos os testes foi realizado um treinamento de opera o e manuten o do sistema para a equi
13. uma seccionadora ou disjuntor Este tipo de comando ser acionado para o controle de a es que Rei n o geram impactos ser o comandos b sicos e elementares do es sistema como por exemplo comandos de chamadas de tela Simples _ comando de calar alarme comandos de selecao de datas hist ricas Estes comandos de a es simples por sua vez n o 39 geram ou intertravam condi es operativas vindo estes a causar quaisquer eventuais riscos ou danos a funcionalidade do sistema Este ser basicamente todo comando operativo do sistema ou seja toda opera o que necessite de um padr o de A es intertravamento dado o nome de comando de a o intertravada Intertravadas Seu uso poder ocasionar eventos n o planejados caso o mesmo seja efetuado por pessoal n o habilitado para realizar determinada fun o Este tipo de comando basicamente resumira a sua utiliza o para parada de m quina e eventos como seu pr prio nome diz de emerg ncia Esse tipo de comando n o utilizar de nenhum tipo de intertravamento e do mesmo modo que o comando de a o intertravada sua utiliza o por pessoal n o habilitado pode gerar Emerg ncia eventos n o planejados como por exemplo uma parada de m quina com rejei o de carga fechamento da comporta da tomada d gua dentre outros Sua cor predominante vermelha justamente a qual indica a opera o que o mesmo necessita de aten o quando tratar se deste comand
14. 04 2012 10 27 54 711 N o 04 04 2012 10 27 54 649 N o 04 04 2012 10 27 53 758 N o 04 04 2012 10 27 53 758 N o 04 04 2012 10 27 53 758 Nio 04 04 2012 10 27 53 742 A N o 04 04 2012 10 27 53 742 Nio 04 04 2012 10 27 53 742 A N o 04 04 2012 10 27 53 742 Nio 04 04 2012 10 27 53 742 N o 04 04 2012 10 27 53 742 N o 04 04 2012 10 27 53 727 N o 04 04 2012 10 27 53 727 N o 04 04 2012 10 27 53 727 Nio 04 04 2012 10 27 53 727 N o 04 04 2012 10 27 53 727 N o 04 04 2012 10 27 53 727 N o 04 04 2012 10 27 53 711 A N o 04 04 2012 10 27 53 711 N o 04 04 2012 10 27 53 711 N o 04 04 2012 10 27 53 711 N o 04 04 2012 10 27 53 711 A N o 04 04 2012 10 27 53 711 N o 04 04 2012 10 27 53 696 N o 04 04 2012 10 27 53 696 N o 04 04 2012 10 27 53 696 N o 04 04 2012 10 27 53 664 N o 04 04 2012 10 27 53 602 N o 04 04 2012 10 27 53 571 N o 04 04 2012 10 27 53 367 N o 04 04 2012 10 27 53 352 N o 04 04 2012 10 27 53 305 A N o 04 04 2012 10 27 52 836 lt PSRV SUC COM PST SUC COM PSGE SUC COM 5 SUC COM PST SUC COM PSGE SUC COM 03420601 LIT 0380201 0380201 0380101 N M 25 03 0701 5 0370703 5 0370704 5 0370706 5 0370705 5 03 0 708 5 0370707 5 0310703 5 0370710 5 0370712 5 0370 11 5 0370714 5 0370713 5 0370715 5 0370716 5 0370718 5 0370717 5 0370720 5 0370719 5 03 0 21
15. Desligar Bombas de Alta Pressan 4 s VALVULA Parir ET Fechar Disjuntor de Grupo Figura 26 Tela Unidade Partida Passo a Passo Fonte Autoria propria Ao selecionar passo atrav s do seu numero correspondente sera apresentada na parte central da tela o objetivo do passo as sinaliza es dos equipamentos da sequencia bem como os permissivos para controle que atuam como pr condi es para o comando que executar o passo Com todos os permissivos satisfeitos ser ent o liberado o comando do equipamento correspondente ao Passo 63 No momento da conclus o de um passo atrav s de indica o ao lado do passo executado o passo seguinte habilitado para o controle at a m quina alcan ar o sincronismo 4 1 16 Tela Unidade Parada Passo a Passo Essa tela funciona de modo semelhante a de partida por m sua fun o muda pois ela possibilitar ao operador executar os procedimentos de parar a m quina As suas caracter sticas de modo manual e autom tico s o id nticas as de partida a ordem dos passos e n veis tem a sua ordem alterada ao inverso da partida UG1 PARADA PASSO A PASSO 1 gt Descarregar Maquina OBJETIVO DO PASSO 1 Abrir Disjuntor de Grupo Maquina Descarregada Farar RT POTENCIA DA M QUINA Parar F Pot ncia 224 Ligar Bombas de Alta Press o Desligar de Seguran a da HPU lei Aplicar Travas do Distribuidor Aplicar Freio e RY em A
16. PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 6 ATUADO 276 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 5 ATUADO 275 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES N 8 ATUADO 278 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 7 ATUADO 277 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 9 ATUADO 273 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 10 280 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES N 2 ATUADO 282 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 11 ATUADO 281 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 14 ATUADO 284 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES N 3 ATUADO 283 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 15 ATUADO 285 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 16 ATUADO 286 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 18 ATUADO 298 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES N 17 ATUADO 287 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 20 ATUADO 290 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES N 9 ATUADO 289 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 21 ATUADO 291 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 22 ATUADO 292 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES N 24 ATUADO 294 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 23 ATUADO 293 FALTA FLUXO DE AGUA DE VEDA O DO ATUADO 885 N VEL DO LEO DA DE REGULA O BAIXO 10634 ATUA O VALVULA DE EMERG NCIA VIA BOTOEIRA ATUA
17. comunica o foram implementados tamb m as configura es de alarmes e eventos bem como a parametriza o dos tempos de armazenamento das grandezas em banco de dados 74 4 2 1 Biblioteca de Dados No servidor de dados tambem foi utilizado o recurso de bibliotecas do elipsee3 Antes do sinal aquisitado pelo driver de comunica o ser repassado para um objeto em tela foi necess rio desenvolver uma biblioteca de processamento de sinais digitais e anal gicos A bilbioteca de ponto anal gico respons vel por processar os valores anal gicos lidos dos drivers de comunica o gerando os alarmes de acordo com os n veis configurados e enviar a informa o para as telas sin pticas ou registro em hist rico A Fig 36 mostra as propriedades do objeto de dados dessa bilbioteca 2 Mome Tipo Valor inicial Texto de Ajuda sS Evento_AckReg Boolean gt True habilita reconhecimento do evento PSP Evento Alam Boolean False Indica evento est atuado PSP Evento Area String Ey Evento Currents Integer Evento Delay Integer F Evento Format String ef Evento Hi Boolean PSP Evento HiHi Boolean eA Evento HiHiLimil Double rh Evento String Evento HiHiSey Integer ef Evento HiLimit Double ef Evento HiMesse String Evento Integer Evento LevelHe String ef Evento LevelDe Double ef Evento Lo Boolean ef Evento LoLimit Double PSP Evento Lolo Boolean 98 Evento LoL
18. delas a opera o pode ter acesso a todo o sistema possibilitando o envio de comandos e supervis o dos equipamentos remotos As esta es n o funcionam de forma redundante como os servidores de aplica o pois n o representam riscos significativos de falha que possam afetar a opera o do sistema 3 3 PLATAFORMA DE DESENVOLVIMENTO O Sistema do Centro de Opera o da Gera o ser o SCADA ElipseE3 Ele foi escolhido por atender todas as necessidades de projeto Trata se de um sistema totalmente voltado opera o em rede e aplica es distribu das ele oferece um avan ado modelo de objetos e uma poderosa interface gr fica al m de uma 33 arquitetura que permite o desenvolvimento de aplica es e conectividade com dispositivos e outros aplicativos As ferramentas de edi o facilitam desenvolvimento por meio do uso de bibliotecas facilitando a replica o de um padr o estabelecido O elipseE3 adota o conceito de dom nio de aplica o que o nome dado a um conjunto de aplicativos que podem ser executados no servidor O uso do dom nio facilita a localiza o dos dados no servidor al m de permitir a cria o de unidades redundantes no caso de falha de algum componente projeto ou dom nio inteiro 3 3 1 Componentes do sistema Componentes Descri o E o programa principal dos servidores de aplica o onde s o processadas as comunica es e gerenciados os processos de E3server _ _ execu
19. dos padr es econ micos esperados A partir das orienta es de Miyagi 2001 essa pesquisa foi dividida nas seguintes etapas An lise das necessidades Especificar os requisitos t cnicos m nimos que dever o ser atendidos no projeto e fornecimento para o sistema digital de supervis o 17 e controle a ser entregue para o agente em questao utilizando se de pesquisa em manuais livros softwares websites Defini o das necessidades Descrever a arquitetura as funcionalidades do centro de opera o remota apresentando suas principais caracter sticas de hardware e software estrutura de funcionamento e o padr o de telas desenvolvido Projeto e desenvolvimento do sistema Projetar e desenvolver todas as funcionalidades previstas no descritivo funcional utilizando se de programa o orientada a objetos obedecendo as particularidades da sintaxe da linguagem de programa o consultando seus manuais e refer ncias de programa o Testes de aceita o em f brica e comissionamento Ap s o desenvolvimento do sistema de supervis o ser o realizados os testes de supervis o e controle local bem como no centro de opera o remoto Com o resultado satisfat rio desses testes ser poss vel supervisionar e controlar as usinas remotamente 18 2 REFERENCIAL TE RICO 2 1 EVOLU O DA AUTOMA O NO SETOR EL TRICO Os sistemas de automa o el trica evolu ram muito nos ltimos anos O principal motivo foi o desenvo
20. e monitoramento garantindo assim uma rede inteligente interligada e supervision vel 24 Protocolo Descri o Apesar de ser um protocolo nativo do setor industrial muitos Modbus equipamentos do setor el trico ainda o utilizam para a supervis o das instrumenta es do gerador e turbina O Protocolo de rede distribuido DNP foi criado na d cada de 90 como um padr o aberto que pudesse garantir interoperabilidade DNP3 entre diversos fabricantes de equipamentos do setor Ele prima pela comunica o com grandes quantidades de dados e foi baseado nas primeiras especifica es da norma IEC 60870 5 Este padr o foi definido em diversos documentos separados Define desde do formato b sico de comunica o at os m todos de transmiss o Nos documentos 101 e 104 da norma especifica os IEC 60870 5 protocolos de comunica o serial e ethernet respectivamente Em compara o com o DNP3 que mais utilizado nos EUA IEC tem maior utiliza o na Europa O novo padr o da IEC foi desenvolvido para a comunica o entre componentes de subesta es e com o SCADA local procurando uma maior efici ncia e interoperabilidade Ele possui diversas EG fun es a mais que os anteriores padr es permitindo at identificar a o equipamento e seus registradores automaticamente bem como reportar enviar alarmes informar estado sincrofasorial e comunicar diretamente entre sistemas de prote o Mais complexo ele re
21. gov br aplicacoes capacidadebrasil capacidadebrasil cim em 29 de janeiro de 2014 ELIPSE Sobre Dispon vel em http www elipse com br port e3 aspx Acesso em 12 de Janeiro de 2014 KOPELVSKI Maycon Max Teoria de CLP Dispon vel em lt http www cefetsp br edu maycon args ap rev00 pdf gt Acesso em set de 2013 MENDES M F et al Evolu o dos sistemas de automa o el trica caminhos das moderniza es de usinas hidrel tricas In D cimo Terceiro Encontro Regional lberoamericanode Cigr XIII ERIAC 2009 Puerto Iguaz Argentina Anais 2009 XII PI B5 07 MENDES M F Acquiring analog data from existing conventional industrial panels In V Induscon Confer ncia Internacional de Aplica es Industriais IEEE Salvador Brasil Julho 2002 MIYAGI Paulo Eigi Controle program vel fundamentos de controle de sistemas e eventos discretos S o Paulo Editora Edgard Blucher Ltda 2001 MORAES D A TERENCE A F FILHO E E a Tecnologia da Informa o como Suporte a Gest o Estrat gica da Informa o na Pequena Empresa Revista de Gest o da Tecnologia e Sistemas de Informa o Vol 1 N 1 2004 PP 28 44 2004 OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA EL TRICO Requisitos de Telesupervis o para a opera o Sub M dulo 2 7 dos procedimentos de Redes Ver 1 0 Resolu o Normativa N 302 09 da ANEEL 06 08 2009 QUEIROZ R J N Implanta o de u
22. o dos seus sistemas de gera o em obter maior disponibilidade de gera o pois quanto maior for o tempo de gera o maior ser o seu lucro 1 1 1 Delimita o do Tema A procura por investimentos em automa o nos sistemas de gera o de energia tornou se o grande diferencial na concorr ncia por esse mercado Empresas buscam a seguran a em sistemas automatizados e de maior flexibilidade propiciando um maior controle sobre o seu sistema afim de garantir a gera o de energia de forma mais segura e planejada Esses sistemas devem prev r funcionalidades para as atividades de opera o assim como de suporte as atividades de manuten o Eles devem atender aos requisitos do processo e gerenciar os recursos necess rios 14 Os Centros de Opera es da Gera o COGs surgem o prop sito de fornecer meios para otimizar o controle da gera o possibilitando a opera o monitorar remotamente as suas usinas utilizando se de um sistema de supervis o Essa plataforma propicia benef cios pois centraliza a gest o auxilia a manuten o atrav s das suas ferramentas de an lise de dados tornando se estrat gica e decisiva para tomada de decis o visando maximizar o aproveitamento e a disponibilidade de gera o 1 2 PROBLEMAS E PREMISSAS Os Principais problemas encontrados s o em projetar uma arquitetura de modo a atender a comunica o com os equipamentos de diferentes fabricantes bem como o desenvolviment
23. 00 020 1 4 Tela Geral da Usina L la pr pria Autor Figura 10 Layout do Sistema Fonte 52 4 1 5 Menus Principais A Barra de Menus se encontra na parte superior da tela estando sempre vis vel Essa estrutura tem como objetivo facilitar e agilizar a navega o atrav s das telas do sistema Para tanto s o utilizadas abas identificadas com as reas correspondentes da Usina Em cada rea navegada ser o mostrados os seus respectivos sistemas e sub sistemas Mm eee pro 9 e 7 LUDESA DESA UG2 SUB AUX Figura 11 Barra de Menu Fonte Autoria pr pria O menu principal permite com que o operador navegue pelo sistema tendo os seguintes comandos dispon veis UG1 UG2 AUX SUB TDA Figura 12 Menu Principal de Acesso Fonte Autoria pr pria O menu geral corresponde ao acesso de informa es agrupadas referente a todo o sistema da Usina bem como as ferramentas de an lise gr fica em tempo real e consulta hist rica de informa es Unifilar Arquitetura Horimetros Hist rico Graficos Alarmes Figura 13 Submenu Geral Fonte Autoria pr pria O menu UG1 corresponde ao acesso das informa es dos sistemas referentes a unidade geradora 1 disponibilizadas em sub reas como gerador e turbina O menu UG2 corresponde ao acesso das informa es dos sistemas referentes a unidade geradora 2 disponibilizadas em sub rea
24. 5 03 0 22 5 0370724 5 0370723 183 LIT 0380301 I lt c a LIT_03T1201 27 0311201 725 0360901 0370301 Figura 22 Tela de Alarmes Fonte Autoria pr pria 4 1 12 Reconhecimento de Alarmes PRINCIPAL FALHA DE COMUNICA O COM REDE ASI DA TURBINA ATUADA CLP PRINCIPAL CLP PRINCIPAL FALHA DE COMUNICA O COM REDE ASI DA TURBINA ATUADA CLP PRINCIPAL CLP PRINCIPAL CLP PRINCIPAL foram normalizados porem ainda n o foram FALHA DE COMUNICA O COM REDE ASI DO REGULADOR DE VELOCIDADE ATUADA DE COMUNICA O COM REDE ASI DO GERADOR ATUADA FALHA DE COMUNICA O COM REDE ASI DO REGULADOR DE VELOCIDADE ATUADA FALHA DE COMUNICA O COM REDE ASI DO GERADOR ATUADA PRESS O ACUMULADOR AR DO FREIO BAIXO 10630 N VEL DO LEO DO ACUM PRESS O EMERG DISTR APE BAIXO 10632 PRESS O DO ACUMULADOR EMERG DISTRIBUIDOR APE BAIXO 10664 PRESS O DO ACUMULADOR DE PRESS O PRINCIPAL APP 2 GRAU MUITO BAIXO 21272 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 2 ATUADO 272 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES N ATUADO 271 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES N 3 ATUADO 273 ROMPIMENTO PINO CIZALHAMENTO P S DIRETRIZES 4 ATUADO 274 ROMPIMENTO
25. 74 122 err rns 75 42 9 Divers de 77 4 3 ENSAIOS DE ACEITA O errar 80 431 51 u 80 4 3 2 Implementa o do sistema NO 81 5 CONSIDERA ES FINAIS 82 13 1 INTRODU O 11 O Brasil um pa s privilegiado no que se disponibilidade de energia renov vel especialmente energia hidroel trica Nos ltimos anos estamos vivenciando um crescente aumento nas concess es de licen as ambientais para constru o de Pequenas Centrais Hidrel tricas PCH Diferentemente de uma usina hidrel trica de grande porte as PCHs causam menor impacto ambiental e menor custo para constru o n o necessitando de grandes reservat rios Esses empreendimentos s o sustent veis sendo um grande atrativo para os agentes de opera o Em virtude desse cen rio as PCHs ganharam forte import ncia na matriz energ tica nacional Segundo a Ag ncia Nacional de Energia El trica ANEEL essa fonte de energia corresponde a terceira maior em pot ncia gerada perdendo apenas paras as usinas hidrel tricas e termel tricas Com o crescimento desse mercado surge tamb m a preocupa o dos agentes quanto a moderniza
26. CIPAL PIG RETAGUARDA PIT RETAGUARDA Le Figura 17 Arquitetura de Comunica o da UG2 Fonte Autoria pr pria Todos os equipamentos envolvidos na automa o da usina s o identificados com a sua imagem em miniatura facilitando o diagnostico de qual equipamento se trata Quando existe uma falha de comunica o entre os equipamentos a linha que representa a liga o piscara de modo intermitente indicando a localidade da falha Caso a mesma seja sanada a linha correspondente ficara est tica representando o modo normal de funcionamento 55 4 1 7 Tela Geral Unidades Nessa tela podem ser monitorados os estados dos distribuidores detalhes da do regulador de tensao e velocidade bem como as principais grandezas das unidades geradoras Fot ncia Ativa DO DISTRIBUIDOR Fot ncia Reativa mm Potencia Aparente rom Selina etal vaz o Turbinada Tens o Terminal Fress o Tubo de bar Tens o Fase p OPERA O RY OPERA O RT Tens o Fase B Tens o Fase AUTOM TICO MANUAL Corrente Fase Corrente Fase B REMOTO REMOTO PRINCIPAL ATIVO TENS40 TERMINAL Corrente Fase Frequ ncia 0 0 0 0 0 0 0 0 Fator de Fot ncia Aberta Fechada Fechamento de Emerg ncia Figura 18 Tela Geral Unidades Fonte Autoria pr pria Essa tela considerada pela opera o como a mais utilizada pois possi
27. DA 1150 N VEL DE LEO DA CENTRAL HIDR ULICA COMPORTA DE EMERG NCIA BAIXO 10573 DISJ DJ1 OU DJ2 125 24VCC ALIMENTA O COMPORTA DE EMERG DESARMADO ATUADO 1088 SEC DO CENTRO ESTRELA DO GERADOR ABERTA ATUADO 237 N VEL DE LEO ME BAIXO 10651 Cada novo alarme direcionado para a tela do rodap O alarme sonoro cessar assim que for reconhecido pelo operador Para efetuar o reconhecimento de um alarme atuado deve selecionar com o bot o direito do mouse escolhendo a op o correspondente como mostra a Fig 23 60 Reconhecimento de Alarmes Cancelar x i Reconhece apenas os alarmes selecionados lt Reconhece todos os alarmes do filtro corrente gls Reconhece globalmente todos os alarmes Figura 23 Reconhecimento de Alarmes Fonte Autoria pr pria 4 1 13 Tela Unidade Controle Atrav s da tela de controle o operador obter informa es do regulador de tens o e do regulador de velocidade Pode se tamb m monitorar grandezas tais como as medidas de tens o corrente de campo do gerador pot ncia ativa pot ncia reativa corrente tens o frequ ncia e velocidade Para executar o ajuste de pot ncia deve se ajustar o valor pretendido e confirmar o comando de envio desse novo valor COMANDOS REGULADOR DE VELOCIDADE COMANDOS RT STATUS DO RV STATUS DO RT MODO DE CONTROLE Controle de Tens o do Gerador Modo Pot ncia Reativa Nula QUE
28. Dist ncia Zona 2 Rel de Dist ncia Zona Br Direcional Corrente de Neutra Sobretensao de Neutro 1386 Sobretensao Falta Fase Terra 138kv Abertura Disjuntor de 138k ENTRADAS DIGITAIS E01 Recebido Permiss o 2505 EU 5211 Aberto Ella Dijar ss 22 12 SAIDAS DIGITAIS 501 GBLT Bloqueio SU Permiss o 2505 503 Sinal Guarda Fibra tica S04 Linha sem Tens o 27LT Fonte Autoria pr pria e e e e e e e e e SELF TEST ERROS IF IG b Failure Unit Mot Calibrated Equipment Mismatch system Exception Battery Failure Primary Ethernet Failure Secondary Ethernet Failure Error SRAM Data Error Watchdog Error Any Minor Error Any Major Error Rearmar D304 O operador poder tamb m rearmar essas prote es acionando os bot es de rearme presentes na tela confirmando o envio do comando A opera o de rearme necess ria toda vez que uma prote o atuada As informa es de atua o de prote o s o indicadas com o sinalizador em vermelho juntamente com a indica o do alarme no rodap do sistema 72 4 1 24 Tela Tomada d agua Essa tela apresenta uma vis o geral das medi es hidr ulicas do sistema de vertimento e n veis de reservat rio MONTANTE Em JUSANTE Figura 36 Tela de n veis Tomada d gua Fonte Autoria pr pria Essa tela tem como objetivo a supervi
29. Medidas el tricas da subesta o e Medidas el tricas dos servi os auxiliares e Medidas hidrol gicas e Medidas de temperatura das unidades geradoras e Medidas de temperatura da subesta o e Medidas de temperatura dos servi os auxiliares Todos os relat rios dever o ser confeccionados no padr o de chamada de tempo ou seja o operador poder optar por inserir uma data inicial e final limitadas ao tempo determinado no armazenamento dos dados Nessa mesma tela deve ser disponibilizado ao operador a funcionalidade de exporta o do relat rio al m da op o de impress o 3 3 16 Gera o dos Relat rios de Registro Di rio O Relat rio dever ser emitido com base di ria da PCH Todos os dados dever o ser consolidados em uma nica consulta As Informa es dispon veis no supervis rio que dever o compor o relat rio ser o aquisitadas com a integra o dos rel s de prote o para energia bruta e com os medidores de energia para energia l quida 3 3 17 Telas a serem desenvolvidas O sistema de supervis o das PCHs prev como base as seguintes telas como interface para a opera o Telas gerais do sistema Arquitetura Unifilar geral Gr fico hist rico Tela de alarmes e eventos Tela de acesso com controle de senha gua de resfriamento Ar comprimido Subesta o Curvas de tend ncias Servi os auxiliares Barragem Telas unidade geradora Turbina Gerador Controle da unidade Partida Parada P
30. TENTE 27 FIGURAZ ARQUITETURA NIVEL 2 u u uu 2 2 29 FIGURAS AROUM ETO RAIN VEG u uuu uuu E aires qd cauda ao 29 FIGURA 4 ARQUITETURA DETALHADA NIVEL 39 31 FIGURA 5 PADR O DE 1 a rara ne rear 41 FIGURA 6 ESTRUTURA DO SERVIDOR DE 5 45 FIGURA 7 TELA INICIAL DE ACESSO AO 8 1 1 1 1 49 FIGURA 8 LOGIN DO SISTEMA 50 FIGURA Q FALARA DE LOGIN uuu uu aasuausususasuspapswawausqausuanaqaqqusqapanaustanpaqustsasuqusiupuntusuqsqaqaut 50 FIGURA LAYOUT DO SISTEMA u aa 51 FIGURA T BARRA DE MENU ss SS SS 52 FIGURA 12 MENU PRINCIPAL DE ACESSO 52 FIGURA a Sq 52 FIGURA 14 SUBMENU UNIDADE GERADORA 53 FIGURA 15 SUBMENU SERVI OS 6 53 FIGURA 16 SUBMENU SUBESTA O 1 ceccecceccecc
31. UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN UTFPR DEPARTAMENTO ACADEMICO DE ELETROTECNICA DAELT CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM ELETROT CNICA AUTOMACAO INDUSTRIAL EMERSON AGNER SILVESTRE PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA SUPERVIS RIO PARA O CENTRO DE OPERA O DA GERA O DE PEQUENAS CENTRAIS HIDREL TRICAS TRABALHO DE CONCLUS O DE CURSO CURITIBA 2014 EMERSON AGNER SILVESTRE PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA SUPERVIS RIO PARA O CENTRO DE OPERACAO DA GERACAO DE PEQUENAS CENTRAIS HIDRELETRICAS Trabalho de Conclus o de Curso de gradua o apresentado disciplina de Trabalho de Diploma o do Curso Superior de Tecnologia em Automa o Industrial do Departamento Acad mico de Eletrot cnica DAELT da Universidade Tecnol gica Federal do Paran UTFPR como requisito parcial para obten o do t tulo de Tecn logo Orientador Prof Dr Marco Antonio Busetti CURITIBA 2014 EMERSON AGNER SILVESTRE PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA SUPERVIS RIO PARA O CENTRO DE OPERACAO DA GERACAO DE PEQUENAS CENTRAIS HIDRELETRICAS Este Trabalho de Diplomagao foi julgado e aprovado como requisito parcial a obten o do T tulo de Tecn logo em Eletrot cnica Modalidade Automa o Ind strial do Curso Superior de Tecnologia em Eletrot cnica da Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 31 de Julho de 2014 Prof Jos da Silva Maia M Sc Coordenador de Curso Depa
32. a partir da tela de acesso a informa es de p s opera o Essa tela ir dispor de bot es para sele o de dados de alarmes e eventos ou ainda a visualiza o de todos ao mesmo tempo Os dados que ser o apresentados na tela s o correspondentes a solicita o da data de inicio e fim realizada pelo operador onde os mesmos poder o ser visualizados exportados e impressos importante lembrar que o hist rico dos dados estar diretamente ligado ao tempo de armazenamento no banco de dados Uma vez que o per odo solicitado na consulta for superior ao per odo de grava o o sistema retornar uma informa o relatando que n o existem dados pertencentes ao per odo pesquisado Para a visualiza o dos alarmes e eventos dever o ser utilizados os seguintes filtros durante a consulta e rea e Per odo e Tipo A tela de visualiza o do hist rico de alarmes e eventos deve possuir a op o de impress o e exporta o da pesquisa Devem ser disponibilizados dois formatos de exporta o j previamente configurados e tabulados 43 3 3 14 Consulta Gr fica A tela de gr fico hist rico dever possibilitar ao operador realizar consultas no banco de dados das medidas selecionadas no intervalo de data solicitado e deve trazer como resultado curvas para an lise de ocorr ncias do setor de manuten o Esta tela dever apresentar um gr fico hist rico sele o de intervalo de data e op es de comando para i
33. as a necessidade da leitura de valores anal gicos 80 4 3 ENSAIOS DE ACEITACAO Todos os itens fornecidos sejam eles destinados imediata compor o estoque de sobressalentes foram submetidos atestes comprobat rios de seu funcionamento e desenvolvimento conforme as especifica es O sistema completo foi submetido a testes para a comprova o de seu funcionamento em situa o semelhante a que encontrar quando da opera o normal Para esse ensaio foram utilizados alguns equipamentos e simuladores das unidades de n vel um possibilitando testar a comunica o as funcionalidades associadas 4 3 1 Comissionamento na Usina O comissionamento local foi a fase mais importante dos testes pois permitiu a interoperabilidade com os equipamentos de campo Quando existiu ocorr ncia de algum problema a sua an lise e corre o foi imediata e acertiva Essa fase correspondeu constata o do atendimento das especifica es funcionais operacionais e de desempenho diagnosticando se o sistema como um todo responde de modo satisfat rio s solicita es impostas Nas usinas foram testados todos os pontos do sistema efetuando comandos de acionamentos discretos e de ajustes de pot ncia bem como a verifica o de todas as sinaliza es das telas e atua es de alarmes Os sinais f sicos foram atuados diretamente nos seus equipamentos e os sinais l gicos foram for ados diretamente nos equipamentos
34. bilita a visualiza o das principais informa es dos geradores e turbina em uma nica tela Lembrando que nessa tela n o existe o controle mas somente a supervis o e caso haja a necessidade da interven o da opera o no sistema seja por motivo de da atua o de algum alarme ou a necessidade de controle nas unidades se faz necess rio a navega o na rea espec fica onde o controle poss vel e a informa o mais detalhada 56 4 1 8 Tela Geral Unifilar Na tela unifilar poss vel visualizar o diagrama das unidades geradoras e a interliga o com as demais subesta es respons veis pela transmiss o poss vel tamb m controlar os disjuntores e as chaves seccionadoras bem como a supervis o das informa es de prote es dos equipamentos 57 L1 NF TRAFO ELEVADOR as ee NF Oo Oo 52 61 F 89SA1 NF 89SA2 52 G2 F L T5401 T5402 TEXG1 G 52 E1 52 E2 QDCA Barra 1 QDCA Barra 2 Figura 19 Tela Geral Unifilar Subesta ao Fonte Autoria pr pria Al m da supervis o e controle das chaves da subesta o tamb m poss vel visualizar as principais informa es das unidades geradoras As medi es da linha de sa da da subesta o s o coletadas diretamente dos medidores de grandezas el tricas sendo repassados via protocolo de comunica o modbus para o elipse 97 O barramento do unifilar representado conforme nivel d
35. ca foram definidos para os sinais anal gicos de 76 temperatura pressao No Quadro 6 estao representados os grupos hist ricos seus per odos de armazenamento Nome do Grupo Armazenamento Ferramenta Unidades Geradoras Hist rico Quadro 6 Per dos de Armazenamento Fonte Autoria pr pria As configura es de armazenamento hist rico em banco de dados das usinas foram divididas por reas como servi os auxiliares unidades geradoras dados hidrol gicos e dados da subesta o Propriedades de LUD_HID DB Hist Item rea de alarmes Hist rico associa es Utilize o servidor de banco de dados ED CG Tabela Informe o nome da tabela no banco de dados utilize este nome mais tarde para as consultas Nome da tabela LUD HID HORARIO Gravar um novo registro cada B0000 ms Descarte W Descarta dados da tabela principal Mantenha os dados do s ltimos 36 ER M stes verifica o deve ocorrer cada 1 M stes Dados descartados devem ser armazenados Mantenha os dados do s ltimo s 12 M sfes Gera o da estrutura no ED Clique no bot o ao lado para gerar as tabelas do Hist rico Serer T b s Figura 40 Tela de Configura o dos Tempos de Grava o Fonte Autoria pr pria 77 4 2 3 Drivers de Ap s conclusao do desenvolvimento das telas do sistema iniciou se fase
36. cias As aplica es SCADA para rea de energia s o semelhantes com as de plantas industriais muitos recursos s o igualmente utilizados e outros adicionados para atender a realidade desse setor Nesse setor os sistemas s o capazes de aquisitar milhares de vari veis de processo por meio da comunica o com os protocolos de energia Esses s o especialmente preparados para atender essa demada possuindo funcionalidades especificas para o setor el trico 2 3 1 Sistema Aberio de Gerenciamento de Energia SAGE O Sistema Aberto para Gerenciamento de Energia SAGE contempla uma integra o de pesquisa e desenvolvimento que agrupaum leque de tecnologias computacionais avan adas constituindo se em um salto significativo na concep o de sistemas para centros de controle de energia el trica Esse produto foi desenvolvido pelo Centro de Pesquisa de Energia El trica CEPEL e foi concebido sob o conceito de sistemas abertos 23 Visando atender em todos os seus requisitos os n veis hier rquicos das empresas do setor el trico o SAGE foi concebido para diversas aplica es no processo de automa o das empresas aplica es locais em usinas e subesta es suportadas por arquiteturas de baixo custo ou aplica es nos n veis hier rquicos superiores tais como Centros de Opera o de Sistemas suportadas por redes locais heterog neas compostas por hardware de diferentes fabricantes O SAGE possui al m das funcionalidades d
37. cionar a rea a ser pesquisada selecionar o grupo de medidas e selecionar a medida desejada 1000 DATA INICIAL DATA FINAL ATUALIZAR ADICIONAR REMOVER PERFIL 0 EXPORTAR 1000 30 0340 30 0310 310340 31340 31 0340 310340 31 0340 310340 310340 310340 31340 20 00 00 22 00 00 2 00 00 4 00 00 6 00 00 10 00 00 15 00 00 Figura 21 Tela Geral Gr ficos Fonte Autoria pr pria Ap s o carregamento do gr fico o operador poder navegar sobre as op es de zoom enquadramento de medidas Tamb m possivel criar um perfil de consulta com agrupamentos de medidas Para tal o operador dever clicar no bot o perfil selecionar a pena desejada e adicion la quantas desejar o operador dever ainda inserir o nome do perfil e clicar botao salvar Nessa tela tamb m poss vel efetuar o cruzamento de informa es de qualquer sistema da usina ou at mesmo de outras usinas 4 1 11 Tela Geral Alarmes 59 Os alarmes podem ser sempre visualizados na parte inferior da tela principal As seguintes condi es poss veis de um alarme s o e Alarmes n o reconhecidos e Alarmes reconhecidos Alarmes que reconhecidos j Mensagem N o 04 04 2012 10 27 56 196 A N o 04 04 2012 10 27 56 196 N o 04 04 2012 10 27 56 196 N o 04 04 2012 10 27 56 149 N o 04 04 2012 10 27 56 149 N o 04 04 2012 10 27 56 149 N o 04 04 2012 10 27 55 258 A N o 04 04 2012 10 27 54 711 N o 04
38. colher em qual usina deseja operar centro de foram especificados dois visualizadores para cada usina ou seja supervis o realizada por meio de seis monitores de alta resolu o possibilitando a supervis o em tempo real das tr s usinas 50 4 1 3 Tela de Login Nessa tela o operador devera entrar com o nome do usu rio senha om iii x Por Favor digite seu nome de usu rio senha completar login Dados Dominio 5 29 Nome do usu rio Senha DK Cancelar Figura 8 Login do Sistema Fonte Autoria pr pria A tela de falha de login aparecer ap s a terceira vez em que a senha ou usu rio forem incorretamente informados x Falha no Login verifique se voc informou a senha correta Caso o problema continue contate o respons vel pela aplica o Figura 9 Falha de Login Fonte Autoria pr pria 51 429 BION j alH 0pejac 810 801 2 VM00V3835 3GV0IN V300V339 bbb opesag jezo DE e10 V300V3839 30701 0 5 6101 opelag 2301 VIQUINI 17439 YVTISINN S9pepIuf vaL ans xNV cON LON VS MSN Q Naa O VIOUS a IO mf 1qe 62 53011 HOd USJ001Z m ao 22
39. dan as foram na comunica o de dados e conceituais As Subse es seguintes apresentam as principais caracter sticas diferen as e vantagens desses tr s tipos de sistemas 19 2 1 1 Sistemas Convencionais Os sistemas convencionais sao baseados em reles eletromecanicos e dispositivos anal gicos Eles utilizam pain is de controle com chaves mec nicas botoeiras instrumentos anal gicos luzes indicativas etc Segundo Mendes 2009 p 5 a troca de dados entre os n veis de automa o n o completa restringindo se aos dados essenciais e se d exclusivamente por cabos dedicados Cada ponto de informa o resulta em um cabo de cobre entre o equipamento e o dispositivo de controle ou prote o Assim existem muitos cabos e borneiras nos pain is Essa tecnologia apesar de ainda estar em opera o de forma satisfat ria em v rias usinas antigas est completamente obsoleta A melhoria da qualidade dos servi os e produtos aumenta a demanda por informa es mais precisas e atualizadas dos processos Os sistemas convencionais n o permitem a troca eficiente de informa es Por outro lado a tecnologia usada nos sistemas num ricos atende completamente essa necessidade 2 1 2 Sistemas N mericos A aquisi o de dados pode ser feita em ambientes complexos e afastados Os dados s o concentrados em um nico lugar facilitando o seu uso para a opera o e minimizando os erros humanos As informa es podem ser dispo
40. de associa o das TAGs do sistema com os objetos gr ficos Para tanto foi utilizado uma lista de pontos padrao para o mapemanto dos sinais UG1 Bot o de Emerg ncia Acionado LUD UG1 95 10001 Quadro 7 Lista de pontos Fonte Autoria pr pria Essa lista contem todos os pontos do sistema sejam eles f sicos ou L originados de resultado l gico bem como o nome do tag nico para todo o sistema tais como os diagramas el tricos diagramas l gicos aplicativos dos controladores e do sistema de supervis o Meo cos alarmes Eventos DRY LUD 0 1 x gt x Nome 3 3 Escrita Escala Min UE MaxUE _ 0 Max1 0 fy DRY LUD RW UAC UGI o COMANDOS E Eg ESTADOS LUD UGI 95 AT LUD_UG1_34_MAN LUD_UG1_34_RE LUD_UG1_34_AT LUD_UG1_23vB_AB LUD UG 23 B FE 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 100 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1 10001 10217 10216 10215 10023 10024 10027 10026 996 10406 123F5 LUD UG 23 B PE LUD UGI 23 B EM LUD UG 2584 LUD UG 2502 1151 AYRE CEE SE SE BE SE SE SE SE BE JOOOOOOOOOO JOOOOOOOOOO Figura 41 Configura o do Driver de Comunica o Fonte Autoria propria O driver de comunica o o m dulo do elipse que possibilita a comunica o com um determinado equipamento utilizando b
41. do e indica o de caixa espiral pressurizada Quanto a anima o dessa tela a mesma possui um desenho referente a turbina com anima o da v lvula borboleta em rela o ao seu estado de abertura ou fechamento e tubula o com indica o dos fluxostatos TURBINA FRANCIS UNIDADE GERADORA 1 Se bal x gt VEDA O Opera o Remota DRENAGEM 2 Local Figura 29 Tela Unidade Turbina Fonte Autoria propria geral temos uma anima o referente a movimenta o da turbina Em bielismo temos informa es referentes as 24 bielas presentes no sistema e Em veda o temos informa es referentes s v lvulas filtro e vaz o da 66 agua de veda o do eixo e drenagem est o dispon veis informa es das bombas do sistema de drenagem bem como informa es de press o e n vel de gua na tampa da turbina 4 1 19 Tela Unidade Mancais Essa tela representa graficamente de forma centralizada todos os mancais presentes no grupo gerador e turbina gerando uma visualiza o de todas as sapatas e casquilhos MANCAL GUIA DO GERADOR MANCAL GUIA DA TURBINA Nivel Oleo Normal Nivel Oleo Alto Alarme Oleo Baixo Alarme Nivel Oleo Muito Baixo Trip leo Normal MANCAL GUIA DA TURBINA Figura 30 Tela Unidade Mancais Fonte Autoria pr pria As temperaturas dos mancais tem como padr o que cada sapata ou casquilho est
42. e aquisi o de dados e controle Exceto onde indicado de outro modo os equipamentos do n vel um do SDSC quais sejam as unidades de aquisi o de dados e controle UACs formam subsistemas funcionalmente aut nomos e independentes entre si e dos n veis superiores no que se refere a execu o das fun es b sicas de controle e supervis o necess rias correta e segura opera o dos equipamentos associados mesmo com a perda total de comunica o com o restante do SDSC Nesse n vel os controladores l gicos program veis CLPs executam fun es de aquisi o e processamento de dados de cada uma das partes integrantes do subsistema tais como as sequ ncias manuais e autom ticas de partidas das unidades geradoras aquisi o dos estados dos equipamentos da subesta o sinais anal gicos das instrumenta es das turbinas e geradores A opera o realizada atrav s de Interfaces humano m quina IHMs dispon vel em cada subsistema dos pain is de controle 3 1 3 N vel Dois Neste n vel realizada a opera o chamada de opera o local ou seja na sala de controle da usina Atrav s desta esta o de opera o permitido tanto o acompanhamento do funcionamento global da usina como as intera es que se fa am necess rias tais quais Parada e Partida de M quina sendo ela de modo autom tico ou passo a passo controle dos disjuntores e seccionadoras ajustes de parametros do sistema e outras atua es qu
43. e atrav s de um clique com o bot o direito do mouse sobre o alarme selecionado Com isso o operador ter que analisar todos os alarmes existentes no sistema deixando a opera o mais segura 37 3 3 8 Seguran a do Sistema O controle de acesso SDSC ser baseado na exist ncia de usu rios cadastrados e senhas de acesso Os usu rios ser o organizados nos seguintes grupos Usu rios que podem efetuar comandos reconhecer alarmes e efetuar troca de senha No entanto n o podem Operadores _ ae cadastrar outros usu rios e n o possuem privil gio para sair do sistema Usu rios que podem cadastrar outros usu rios e possuem privil gio para sair o sistema No entanto n o Administradores podem efetuar comandos e reconhecer alarmes Usu rios que n o podem efetuar comandos reconhecer Observadores alarmes cadastrar outros usu rios e n o possuem privil gio para sair do sistema Quadro 3 Grupos de Acesso Fonte Autoria pr pria A verifica o de permiss o de comandos efetuada segundo propriedades do grupo do usu rio Todos os usu rios podem acessar todas as telas do sistema Para comandos reconhecimento de alarmes e demais interven es no SDSC disponibilizados ao usu rio o sistema efetua a verifica o do grupo do usu rio corrente E a opera o somente ser executada se o grupo do usu rio possuir permiss o para efetuar a opera o O sistema disponibilizar as op es de altera
44. e estejam previstas para a opera o integral da usina 29 N VEL 2 CLPs IHMs R les de Prote o ESTA O OPERA O SERVIDOR ELIPSE E BANCO DE DADOS Figura 2 Arquitetura N vel 2 Fonte Autoria pr pria Esse n vel corresponde s fun es centralizadas de supervis o e controle da usina O conjunto de equipamentos computacionais totalmente interconectado as unidades de aquisi o e controle atrav s de uma rede digital de comunica o de alta velocidade com suporte f sico em fibra ptica 3 1 4 N vel Tres COG Esse n vel interage diretamente com o n vel 1 das usinas Figura 3 Arquitetura N vel 3 Fonte Autoria pr pria 30 Apos o estudo da arquitetura existente o nivel tr s foi especificado de modo a atender as necessidades do agente conforme as funcionalidades que um centro de da deve oferecer Assim como na local no n vel de remota permitido tanto o acompanhamento do funcionamento global das usinas como as intera es que se fa am necess rias A partida e parada das unidades geradoras sendo ela de modo autom tico ou passo a passo comando em disjuntores e seccionadoras envio de comandos anal gicos e outras atua es que estejam previstas para a opera o integral da usina Esse n vel interage diretamente com o n vel inferior por ser o centro de opera o esse n vel tem prioridade sobre os demais T
45. e tensao barra As cores sao pr definadas cada nivel de sendo cor cinza estabelecida como aux ncia de tensao Essas linhas sao animadas conforme a exist ncia ou nao de tens o juntamente com os disjuntores chaves seccionadoras transformadores e geradores 4 1 9 Tela Geral Hist rico Nessa tela o operador pode realizar o monitoramento da medi o em tempo real bem como realizar uma consulta no sistema de tend ncias hist ricas ou seja O sistema disponibiliza par metros de consulta livre DataHaora CONTE DO Alarmes Eventos SOE EXPORTAR Figura 20 Consulta de Eventos Historica Fonte Autoria propria No bot o adicionar o sistema procura todas as informa es relativas a usina separadas por reas selecionando um grupo de medidas ou uma informa o especifica Ap s essa escolha poss vel inserir um filtro de busca em rela o ao descritivo da informa o e um per odo de busca inserindo uma data inicial e final As informa es ser o apresentadas na tela em forma de tabela conforme os filtros adicionados e o per odo escolhido Com essa ferramenta tamb m poss vel confrontar os dados de diferentes unidades geradoras ou at mesmo de outras usinas do sistema 58 4 1 10 Tela Geral Gr ficos Essa tela tem de gerar gr ficos de tend ncias em tempo real O operador deve selecionar caixa de clicando botao adicionar sele
46. e um sistema SCADA o modelo EMS Nesse modelo est o presentes as fun es de an lise de rede respons veis por monitorar a opera o corrente do sistema el trico fornecendo ao operador uma estimativa confi vel do estado do sistema informando quanto ocorr ncia de condi es operativas n o desejadas e produzindo estrat gias de controle que permitam alterar o ponto de opera o para uma condi o operativa normal 2 3 2 Elipse Power O Elipse Power oferece um ambiente integrado de comunica o modelagem e an lise constituindo um moderno sistema EMS Energy Management System e ADMS Advanced Distribution Management System com aplica o em centros de opera o para gera o transmiss o distribui o e grandes plantas industriais Sua arquitetura integrada permite f cil acesso a todas as informa es necess rias para o processo de opera o de redes de energia maximizando a rela o custo benef cio bem como a confiabilidade do sistema Por meio da aquisi o de dados em tempo real ferramentas de an lise relat rios de gest o e integra o com sistemas corporativos a solu o possibilita que a es ligadas seguran a efici ncia operativa da rede sejam rapidamente identificadas e executadas pelos operadores 2 3 3 Protocolos de comunica o do setor el trico O Setor el trico mundial utiliza alguns padr es de comunica o e protocolos para integrar seus equipamentos de prote o controle
47. eceeceecceceueeeeseesaesueseuuauueeueeueeeeeneeeeeneanes 53 FIGURA 17 ARQUITETURA DE COMUNICA O DA 0 2 2 2 2 21 4 44 4 54 FIGURA 1S FPELATGEDAL UNIDADES uu uu u uu uuu uuu s ussanssapspsnanananankuapananapanauamspapaqast 55 FIGURA 19 TELA GERAL UNIFILAR SUBESTA O 56 FIGURA 20 CONSULTA DE EVENTOS HIST RICA a 57 FIGURAZ TELA GERAL GR FICOS uu l SR OST Sa a 58 FIGURA 22 TELA DE ALARMES id a 59 FIGURA 23 RECONHECIMENTO DE 60 FIGURA 24 VELA UNIDADE CONTROLE nn un munaa 60 FIGURA 25 SEQUENCIA DE PARTIDA AUTOM TICA 61 FIGURA 26 TELA UNIDADE PARTIDA PASSO A PASSQO 62 FIGURA 27 SEQUENCIA DE PARADA PASSO A PASSQO 63 FIGURA 28 TELA UNIDADE GERADOR std 64 FIGURA 29 TELA UNIDADE TURBINA assa ass uuu 65 FIGURA 30 TELA UNIDADE 5 66 FIGURA 31 TELA UNIDADE SISTEMA DE FREIO a 67 FIGURA 32 TELA SERVI OS AUXILIARES CA E
48. eja associada a uma condi o de temperatura alta ou seja quando uma temperatura atingir um limite especificado como cr tico sua indica o ser 67 visualzada por uma cor vermelha representando a temperatura alta As informa es anal gicas de temperatura s o dispostas nas laterais da tela identificadas por mancal e elemento 4 1 20 Tela de Sistema de Freio Nessa tela est o presentes as informa es referentes ao sistema de frenagem o operador poder ler as informa es sobre as sapatas dos freios e as lonas referentes bem como informa es do rotor solen ide e sistema de press o do freio risus ur Normal O Baixa Figura 31 Tela Unidade Sistema de Freio Fonte Autoria propria A mesma apresenta um diagrama do sistema de ar de frenagem da unidade O ar comprimido de servi o de regula o est o representados por tubula es em um esquem tico contendo as v lvulas e registros controlados 68 Esses objetos representam suas reais funcionalidades trazendo para opera o informa es diretamente visuais e objetivas Basicamente os sistemas sao compostos por acumuladores e secadores de ar filtros e compressores 4 1 21 Tela Servi os Auxiliares CA e CC Essa tela representada um unifilar dividido por cargas da barra 1 e barra 2 Essa tela tamb m apresenta os disjuntores principais de cada subsistema permitindo seu controle e supervis o Os elementos apr
49. el tricas Remote Terminal Unit Supervisory control and data acquisition Sistema Digital de Supervis o e Controle Sequence of Events Transmission Control Protocol SUM RIO INTRODU O sso seca u ul uu ac 13 el EWA u u a uu muyu 13 Delimita o CO Temas ai Rand casa a 13 L2 PROBLEMAS E PREMISS5ASQ us sagaysashauanqagaasshaqaasqhaasanspaaua ua 14 To OBJETIVOS uu 15 1321 ODEIO GE a 15 13 2 ODICIVOSESDECINCOS A AL asa na os o 15 TA JUSTIFICATIVA 15 1 5 PROCEDIMENTOS METODOL GICOS 002 00 0002000000000000000000501 16 2 REFERENCIAL TE RICO 18 2 1 EVOLU O DA AUTOMA O SETOR 18 211 Sistemas Convencionais xs 19 22 oIStemias N METICOS asi rei 19 219 Otema Ss 08 dae 20 2 2 CONTROLADORES L GICOS 20 2271 5 20 2 3 SISTEMAS SCADA SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION 21 2 3 1 Sistema Aberto de Gerenciamento de Energia 22 2 522 EDSO POWO ana mamana 23 2 3 3 Protocolos de comunica
50. enamento dessas informa es em banco de dados auxiliando no controle da opera o e planejamento da gera o Pesquisa a constru o de conhecimento original de acordo com certas exig ncias cient ficas Para que seu estudo seja considerado cient fico voc deve obedecer aos crit rios de coer ncia consist ncia originalidade e objetiva o E desej vel que uma pesquisa cient fica preencha os seguintes requisitos a a exist ncia de uma pergunta que se deseja responder b a elabora o de um conjunto de passos que permitam chegar resposta c a indica o do grau de confiabilidade na resposta obtida GOLDEMBERG 1999 Para atingir os objetivos dessa pesquisa de fundamental import ncia a estrutura o deste trabalho com base numa metodologia de projeto de sistema de controle e supervis o Esse processo n o se trata de controle de manufatura porem as etapas fundamentadas na metodologia de projeto de sistemas de controle descrita por Miyagi 2001 servir o como enbasamento nesse processo Segundo o autor dever conter nesse processo uma clara defini o das tarefas delimitando cada etapa do desenvolvimento bem como a especifica o de par metros de avalia o de qualidade de cada parte de forma a abranger uma vis o geral do sistema de controle e supervis o Al m disso dever ser considerada a padroniza o de recursos e otimiza o das ferramentas utilizadas para uma avalia o mais precisa dentro
51. es 3 2 1 Servidores de Dados Os Servidores de dados s o respons veis pelo armazenamento e processamento dos drivers de comunica o provenientes das usinas configura es de armazenamento de dados alarmes e eventos Por conseguinte possuir um grande volume de processamento pois estar recebendo instantaneamente as informa es dos mais diversos dispositivos remotos Ao receber esses dados as 32 configura es programadas nesses servidores determinarao o destino de cada informa o recebida Essa informa o tratada de forma a atender s mais diversas necessidades 3 2 2 Servidores de Telas Os Servidores de telas s o respons veis pelo armazenamento dos Objetos Gr ficos e de Imagens que comp em as telas do sistema supervis rio Cada usina possuir um projeto dentro desse servidor contendo todas as telas conforme aplica o local Como j foi explanado esse ter a fun o de armazenar os objetos gr ficos das telas portanto a sua demanda de processamento ser menor que a do servidor de dados por m a sua capacidade de armazenamento dever ser maior As inst ncias dos objetos de telas dever o ser acessadas diretamente no servidor de dados 3 2 3 Esta es de Opera o Essas esta es s o o resultado do acesso direto ao servidor de telas atrav s do visualizador do sistema de supervis o As esta es de opera es s o as principais interfaces gr ficas com as usinas do sistema atrav s
52. esentados nessa tela s o todos objetos gr ficos do elipsee3 onde os mesmos s o animados e comandados pelo operador Barra 2 Cargas N o Essenciais 52 GE E 52 TIE Barra 1 Cargas Essenciais 101 Bomba 1 Sist Alta Press o UG 102 Bomba 2 Sist Alla Press o UG Bomba 4 Sist Agua Resf UG 1 3 104 Bomba 1 Regula o HPU Uc Exaustor Ei Sala de Baterias Bomba 2 Regula o HPU 061 Aliment v lv Agua Resfr 20483 001 Aliment valv Agu a Restr 204R1 UG Aliment Agu a Resfr 20AR4 UG Bomba 1 Drenagem Tampa Turbina UG Alimenta o Ponte de Tiristores UG Bomba 1 Sist Alta Press o 052 Alimenta o Ponte de Tiristores UG2 E E E E E E E Bomba 2 Sist Alta Press o UG2 Carregador de Baterias Figura 32 Tela Servi os Auxiliares CA e CC Fonte Autoria pr pria 69 4 1 22 Tela Transformador Essa tela tem finalidade de apresentar as informacoes relativas a supervis o e controle do transformador elevador Rel Buchholtz n o Atuado Dy c c Ale rite Fress o Norma 9 n FOR a Ye im pre o qm Nivel de Oleo Norma Temperatura do Oleo Sis ALL 4 u z lt ventila o Fi _ a o a Figura 33 Tela do Transformador da Fase Fonte Autoria pr pria Essa tela permite tamb m ligar o sistema de ventila
53. ias n o causando retrabalhos ou reconfigura es no projeto Tamb m podem ser utilizados scripts livremente dentro dos elipseX dando maior poder aos componentes desenvolvidos evitando a repeti o de scripts dentro da aplica o 3 3 3 Scripts O elipse oferece uma poderosa ferramenta de scripts em padr o visual basic Scripting VBS Incorpora o uso de recursos normalmente encontrados nas linguagens de programa o visuais fonte modific vel e cores diferentes para palavras chave e permite o uso de fun es e rotinas definidas pelo usu rio com par metros e valor de retorno Pode se ainda criar novos objetos atrav s de scripts definir tipos de dados e utilizar breakpoints para depura o As sub rotinas podem ser reaproveitadas evitando redund ncia de c digo e permitindo uma completa customiza o e automa o de sua aplica o O VBS tamb m interpretado pelos browsers de Internet o que significa que qualquer script desenvolvido para sua aplica o ser executado via Internet no seu navegador 3 3 4 Drivers de Comunica o Comunica o com mais de 200 tipos de equipamentos e sistemas criando um elo entre tecnologias distintas Possui refer ncia direta aos servidores sendo cliente e servidor de dados A ferramenta permite que o usu rio utilize tipos pr prios de estruturas e fun es 35 3 3 5 M dulo de Registro em Hist rico O m dulo de registro em hist rico ser configurado para o armazenamen
54. ibliotecas din micas ou Dynamics links librarys DLLs Cada driver possui uma fam lia de equipamentos ou protocolos diferentes de acordo com o tipo de equipamento ou meio f sico de comunica o 78 Ao todo foram configurados vinte e sete drivers de comunica o nos protocolos Modbus DNP3 e IEC104 Cada driver dividido em comandos estados e medidas sendo a convers o da escala de engenharia configurada no pr prio driver Usina Dispositivo Descri o 7 7 Protocolo N mero de Pontos Regulador de Velocidade do Gerador 1 MODBUS Regulador de Velocidade do Gerador 2 MODBUS 128 Servi os Auxiliares 516 FIG 306 LUD DNP3 LUD LUD Regulador de Tens o do Gerador 1 104 equador de Tens o do Gerador 2 104 fep siiomadeSnconismo 1 s _ LUD Rel de Prote o Rel de Prote o do Transformador U2 t4 Regulador de Velocidade do Gerador 2 145 Servi os Auxiliares 1611 Concentrador de Dados Controlador da Unidade Geradora 1 1754 Controlador da Unidade Geradora 2 1754 Quadro 8 Pontos por Dispositivo Fonte Autoria pr pria 79 Para com os CLPs rel s de protecao foram utilizados as seguintes configura es de objetos DNP3 Estados Digitais Objeto 2 com varia o 2 Medidas Anal gicas Objeto 32 com varia o 2 Quadro 9 Configura o dos pontos DNP3 Fonte Autoria pr pria Todos os drivers foram configurados para efetuar a varredura de tod
55. lvimento da tecnologia dos dispositivos eletr nicos computadores e equipamentos de rede cada vez mais r pidos e com maiores capacidades de processamento e mem ria a custos mais acessiveis Para Mendes 2009 p 2 Inicialmente os usu rios queriam apenas supervisionar e controlar Em seguida tornou se necess rio o gerenciamento de alarmes e controle avan ado Depois houve a necessidade de documenta o da produ o e de interface com os sistemas administrativos e gerenciais No passado os sistemas de automa o eram baseados em rel s eletromec nicos interligados com muitos fios Antes dos computadores os operadores observam os instrumentos anal gicos e l mpadas e faziam o controle manualmente atrav s de chaves botoeiras Segundo Mendes 2009 p 3 advento dos microprocessadores a implementa o dos circuitos l gicos tornou se program vel e simples e tamb m mudou a forma de opera o possibilitando o uso de computadores como interface O Controlador L gico Program vel CLP foi um grande avan o para automa o industrial que tamb m se aplicou nas empresas de eletricidade Os sistemas de automa o el trica podem ser classificados de acordo com a tecnologia empregada em convencionais num ricos e modernos Segundo Queiroz 2010 p 36 a maior mudan a com rela o aos equipamentos ocorreu na transi o dos sistemas convencionais para os num ricos Dos sistemas num ricos para os modernos as principais mu
56. m centro de opera o em tempo real de um agente de transmiss o do sistema interligado nacional Artigo apresentado a UFRJ 2010
57. meio de m dulos de entradas e sa das v rios tipos de m quinas ou processos NEMA 1978 Desta forma poss vel escrever atrav s de uma linguagem de programa o espec fica uma rotina capaz de executar o controle de um determinado processo por meio da aquisi o de informa es digitais e anal gicas processando as rotinas programadas de acordo com a l gica selecionada efetuando o controle dos dispositivos do processo Segundo a International Electrotechnical Commission IEC um sistema eletr nico operado digitalmente projetado para uso em um ambiente industrial O controlador program vel e seus perif ricos associados s o projetados para serem facilmente integr veis em um sistema de controle industrial e facilmente usados em todas suas fun es previstas Desde o seu aparecimento at hoje muita coisa evoluiu nos controladores l gicos como por exemplo a variedade de tipos de entradas e sa das o aumento da velocidade de processamento a inclus o de blocos l gicos complexos para tratamento das entradas e de m dulos de interface com o usu rio 2 3 SISTEMAS SCADA SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION O Sistema de Supervis o Controle e Aquisi o de Dados tamb m conhecido como sistema SCADA sao sistemas que utilizam softwares para monitorar supervisionar vari veis dispositivos e equipamentos de controle Rel de Prote o Unidade de Controle CLP UTR etc conectados a ele atrav s de protoc
58. mpress o e exporta o dos valores Para realizar a consulta deve ser poss vel adicionar as penas desejadas para cada tipo de medida registrada no sistema para tanto dever o ser disponibilizadas as seguintes op es para o operador e Selecionar a rea da usina e Selecionar grupo de tend ncias e Selecionar as penas a adicionar A tela de interface de gr fico hist rico dever possibilitar ao operador adicionar at oito penas Ap s finalizar o processo de sele o a tela de interface do gr fico hist rico dever permitir ao operador selecionar o intervalo de data desejado e atualizar para iniciar o processo de consulta ao banco de dados Ao t rmino deste processo a curva hist rica deve ser plotada no gr fico O sistema deve ainda possibilitar ao operador imprimir ou exportar o gr fico plotado 3 3 15 Gera o de Relat rios de Registro de Medidas Os relat rios ser o componentes internos espec ficos do elipseE3 os quais permitir o a visualiza o e impress o das vari veis do sistema armazenados em banco de dados O sistema dever possibilitar a impress o no formato texto como em formato gr fico sendo este ltimo feito atrav s de objetos de tend ncias hist ricas O sistema dever ser composto por relat rios de grandezas anal gicas el tricas temperatura dentre outras Os relat rios a serem oferecidos pelo sistema dever o ser os seguintes 44 e Medidas el tricas das unidades geradoras e
59. nibilizadas atrav s de tabelas e diagramas em v rios formatos e combinadas com outros dados O uso da Interface Humano M quina IHM proporciona uma interface comum Assim a idade dos equipamentos n o impede o seu uso seguro Os sistemas num ricos com comunica o serial podem fornecer informa es relevantes quando as falhas ocorrem para serem usadas em tempo real na opera o Sensores podem ser inclu dos para isso poss vel manter e seguir dados hist ricos para an lise de manuten o poss vel um avan o no uso de probabilidades Elas podem ser utilizadas para procedimentos de manuten o usando informa es de monitoramento e estat sticas de falhas 20 A manuten o pode ser mudada e melhorada Ela pode ser feita de acordo com a necessidade ao contr rio de se utilizar um cronograma A cont nua monitora o das grandezas do processo permite estimar o melhor momento para interven o da manuten o bem como analisar a vida til dos equipamentos 2 1 3 Sistemas Modernos Para Mendes 2010 p 14 com o desenvolvimento da comunica o serial os usu rios sentiram a necessidade de um protocolo comum Por m os sistemas de automa o el trica eram baseados em padr es n o projetados especificamente para esse fim A primeira abordagem foi a introdu o da fam lia IEC 60870 5 Em seguida os protocolos e normas evolu ram at a padroniza o dos dados e modelagem orientada por objetos Os sistemas a
60. nterfer ncia nas demais 46 O aplicativo foi desenvolvido em telas que possibilitam individualmente fornecer operador todas as informa es relevantes sobre um determinado equipamento ou sistema O detalhamento sobre cada sistema podem ser acessados pelas telas espec ficas dos equipamentos dos sistemas 4 1 1 Biblioteca de Objetos Gr ficos Cada tela composta por elementos gr ficos que auxiliam opera o na supervis o dos estados dos equipamentos de campo Devido ao grande n mero de sistemas semelhantes entre as usinas foi desenvolvida uma simbologia padr o para o sistema do COG utilizando a ferramenta de bibliotecas do elipseE3 o o e Representa o de uma condi o n o satisfeita o e Representa o de uma condi o satisfeita Representa o de uma condi o em alarme Representa um passo das Seq ncias de Partida ou Parada indica uma condi o n o satisfeita Representa um passo das Seq ncias de Partida ou Parada indica uma condi o satisfeita Representa uma sequ ncia indica uma sequ ncia nao ativa Representa uma sequ ncia indica uma sequ ncia ativa Representa um estado est vel n o atuado 47 Representa um estado est vel atuado Indica o valor da vari vel seguida da unidade de engenharia Indica que existe falha na leitura da vari vel Representa uma chamada de tela Indica em modo local sendo realizada pela LOCAL Indica
61. o Quadro 4 Tipos de Comando Fonte Autoria pr pria 3 3 11 Opera o do Sistema O SDSC ser composto de telas gr ficas que possibilitem a interface entre o operador e os equipamentos supervisionados e controlados As telas apresentar o as medidas coletadas em tempo real hist ricas e estat sticas dos equipamentos de campo As telas poder o ser de supervis o e controle alarmes gr ficos hist ricos real e relat rios Ao ligar os servidores o sistema dever automaticamente iniciar ficando dispon vel para serem acessados pelas esta es de visualiza o distribu das pelas usinas A comunica o com os CLPs ser o realizadas atrav s dos drivers de comunica o Modbus DNP3 0 e IEC104 40 O driver de atualizar a base de dados em tempo real segundo uma taxa de varredura configur vel Juntamente com os valores lidos o driver de comunica o informa o estado da informa o denominado como qualidade driver de comunica o faz ainda a aquisi o e registro em banco de dados do buffer de eventos de cada CLP do sistema Na configura o do driver de comunica o s o inseridas as convers es de escalas para as leituras de valores anal gicos Para tanto dever o ser definidas as faixas limites e unidades de engenharia de cada vari vel Os dados aquisitados pelo driver ser o enviadas a um servidor de dados O servidor de dados processa o dado e disponibilizar a informa
62. o distribui o controle de recursos de qualquer natureza visando racionaliza o e efetividade de determinado sistema produto ou servi o A aplica o desse conceito opera o do setor el trico justifica os investimentos em tecnologia da informa o e em ferramentas de gerenciamento de energia O investimento em estrutura uma descis o estrat gica para a realidade espec fica do centro de opera o influ ncia diretamente no processo de tomada de descis o dos operadores em tempo real 27 3 3 1 ESTUDO DA ARQUITETURA A arquitetura do sistema existente de supervis o dividida em tr s n veis funcionais segundo as defini es do agente Figura 1 Arquitetura Existente Fonte Autoria pr pria 3 1 1 N vel Zero Corresponde ao n vel dos comandos e controle dos equipamentos de campo tais como bombas disjuntores seccionadoras reguladores de tens o e de velocidade entre outros localizados pr ximos a esses ou nos pr prios equipamentos O n vel zero diretamente ligado ao n vel um em modo convencional e tamb m via rede de comunica o ethernet ou serial a fim de possibilitar a aquisi o das grandezas ligadas diretamente ao n vel um atrav s do modo convencional A comunica o dos controladores do n vel um com os reguladores de velocidade e tens o do n vel zero dever o ser efetivadas via rede ethernet 28 3 1 2 Nivel Um Corresponde aos subsistemas locais d
63. o de um padr o de telas para o centro remoto pois cada usina possui sua caracter stica e particularidade de funcionamento cabendo ao sistema minimizar essas difren as para a opera o Ent o como desenvolver um sistema de supervis o e controle que possibilite a comunica o com os dispositivos de fabricantes diferentes disponibilizando os dados em tempo real de forma padronizada para a opera o Atraves de um sistema de supervis o redundante multi protocolo graficamente rico em recursos acredita se ser poss vel efetuar a interoperabilidade com os mais diversos dispositivos de diferentes fabricantes Sua interface gr fica dever ser padronizada de modo a facilitar a opera o objetivando sempre o menor n mero de passos para se executar uma a o sendo capaz de fornecer a opera o a possibilidade de supervisionar controlar e diagnosticar as usinas em tempo real e a gera o de relat rios de dados hist ricos O sistema redundante proporcionar maior seguran a a opera o do COG sendo capaz de um servidor retaguarda assumir como principal em caso de falha ou pela pr pria necessidade de manuten o dos servidores 15 1 3 OBJETIVOS 1 3 1 Objetivo Geral Desenvolver um sistema de supervisao controle para o centro de da de energia de um agente privado do sistema el trico nacional utilizando uma plataforma hot standby multi protocolos 1 3 2 Objetivos Espec ficos
64. o do setor el trico 23 2 4 CENTROS DE 25 2 PROJETO ususiman 27 3A ESTUDO DAAROUITE TURA u u L l Ry u Q Qoa 27 Dl a 27 Bel 22 NI Sel UY urusan RR 28 NIVEL DOIS ais u u u aa a a eee 28 RE 29 3 2 DEFINI O DA ARQUITETURA 31 Se Senidores de DAJOS u u u yu a O eS 31 3 2 2 S eIVidoresqeTel89Su uu uu L lu u L u u AQ sus 32 dc o Eslacoes de ODA CaO 32 3 3 PLATAFORMA DE DESENVOLVIMENTO 32 3221 COMPONENTES GO 33 2 32 Biblioteca deb CIOS ia cecal ca 33 Doro ve Pe ore eee ee Ri 34 doa Divers de COMUNICA O DI GS 34 9 3 5 M dulo de Registro elm HIS FICO as uzus assa uu u u u uu u u u u u u u 35 3 3 6 Registro Cont nuo em 35 3 3 7 M dulo de Alarmes 35 920 5356 5 37 3 3 9 Especifica o dos Comandos do Supervis rio
65. o for ada comandando individualmente o sistema de cada transformador bem como a supervis o das prote es e o controle de rearme da prote o como mostra a Fig 32 70 T35A DO TRANSFORMADOR ELEVADOR ENTRADAS DIGITAI5 SELF TEST ERROS IRIG b Failure Sarai Unit Mot Calibrated A Diferencial Instantaneo Diferencial Temporizado SINT Sobrecorrente de neutro STMT Sobrecorrente massa tanque Eguipment Mismatch Exception SAIDAS DIGITAIS Battery Failure 501 Bloqueio gur muti 509 661R Bloqueio S ES Secondary Ethernet Failure EEPROM Data Error SRAM Data Error Watchdog Error SDF Atua PERUS L L L I nm 5011 Atua Any Minor Error L L s s L L L L L L s L Rearmar T35A Any Major Error Figura 34 Prote es do Transormador Elevador Fonte Autoria pr pria 4 1 23 Tela Prote es da Linha de Transmiss o Atrav s dessa tela o operador poder monitorar as prote es referentes aos seguintes sistemas e Prote o principal da Linha de Transmiss o e Prote o retaguarda da Linha de Transmiss o e Prote o do Transformador Elevador e Prote o retaguarda UG1 UG2 e Transformador Elevador lU K F ZE Figura 35 Prote es da Linha de Transmiss o 71 D30A PROTE O PRINCIPAL DA LINHA DE TRANSMISS O ATUACAO DAS PROTECOES Rel de Dist ncia Zona Rel de
66. o para o restante da aplica o A fun o principal do servidor de dados oferecer uma possibilidade de sinaliza o na informa o do campo por parte do operador entre as quais e Indica o de falha de comunica o ou seja o estado ou valor n o confi vel O objeto de dados identifica a condi o da informa o a partir de um atributo oferecido pelo driver de comunica o e ent o gerado uma sinaliza o bin ria de ocorr ncia de falha e Sobrescrita do valor ou seja o valor aquisitado trocado por um estado ou valor arbitrado pelo operador O objeto de dados possui uma propriedade que determina a entrada do valor para sobrescrever e outra propriedade que determina se a informa o sobrescrita ou n o Inibi o de alarme para o estado ou valor que o ponto venha a assumir O objeto de dados possui uma propriedade na qual informado se a fonte de alarme configurada para a informa o est habilitada ou n o a verificar a condi o de alarme 3 3 12 Requisito de Telas As telas de opera o em tempo real do sistema ser o desenvolvidas por elementos gr ficos disponibilizados pelo elipsee3 em seu editor de telas e na 41 biblioteca de s mbolos Adicionalmente foram criados elementos graficos para desempenhar espec ficas As telas sin ticas contem figuras que representam melhor processo tais como do gerador turbina transformador da unidade geradora e topologia Os elemento
67. oLim Double Evento String Evento LoLoSes Integer ef Evento LoMess String Ey Evento LoSever Integer con Evento Grupo String area do evento Severdade corrente do evento tempo de espera segundos do evento 0 00 formata o do valor False habilita o nivel alto False habilita o nivel muito alto nivel do evento muito alto texto da mensagem do evento muito alto severidade do evento muito alto nivel do evento alto texto da mensagem do evento alto severdade do evento alto texto de retorno do evento banda rnorta False habilita o nivel baiso nivel do evento baiso False habilita o nivel muito baixo nivel do evento muito texto da mensagem do evento muito severndade do evento muito bara texto da mensagem do evento baixo severdade do evento baixo grupo da area do evento SE rg gt a ye a y gt u PR PW ap Ye aa Ye u ua Xe aa PW X gt a a ye PW EN PP P P PP P P P P P P P P P PIP P P P P P P P P PIP P P PIP P PP PPP P PP A Falha Boolean False Indica se valor lido no bloco de comunica o esta em lt gt 192 Ph Iribido Boolean False Indica se alarme para este ponto esta desabilitado Inibido Grupo Boolean False Indica se grupo do alarme para este ponto esta desabilitado Ey Manual Boolean False indica se valor de sa da esta forg ado manual ou n o Master_P IOT ag Hat principal master Master IOT aq
68. oda e qualquer opera o ou qualquer interven o que seja necess ria vai partir exclusivamente do centro de opera o Nesse n vel ainda poss vel que informa es de diversas usinas sejam cruzadas atrav s de gr ficos de tend ncia consultas por tabelas informa es gerais das usinas entretanto esse tipo de funcionalidade fica restrita ao centro de opera o n o sendo repassada ao n vel de opera o local 31 3 2 DA ARQUITETURA A Arquitetura do centro de da foi definida de modo a garantir que o sistema seja o mais confi vel e est vel poss vel N VEL 3 SERVIDORES DE TELAS SERVIDORES DE DADO SERVIDOR DE BANCO SERVIDOR 1 SERVIDOR 2 SERVIDOR 1 SERVIDOR 2 DE DADOS ESTA ES DE OPERA O Figura 4 Arquitetura Detalhada Nivel 3 Fonte Autoria pr pria O sistema de supervis o opera no modelo Hot Standby sendo que uma m quina estar sempre operando como principal e a outra como retaguarda Caso ocorra algum problema com o servidor principal o servidor backup assume a opera o do sistema A ideia inicial foi em utilizar um nico servidor redundante comportando todo o processamento de c lculos e interface gr fica Visando a otimiza o do processamento dos servidores optou se pela fragmenta o dos servidores de acordo com as funcionalidades a serem implementadas possibilitando dessa forma a melhor distribui o em dois servidores redundant
69. olos de comunica o espec ficos Para Boyer 2004 a atual e crescente preocupa o das concession rias com a qualidade da energia pelo monitoramento e controle das suas instala es fez com que atrav s dos esfor os do setor de engenharia el trica sistemas de 22 supervis o fossem utilizados em grande escala no setor el trico tornando se muito interessante o fato deste sistema oferecer redu es nos custos de tempo de rotina para monitorar opera es rotineiras A Exibi o das informa es supervisionadas realizada atrav s de telas e listas de eventos Nas telas s o exibidos diagramas unifilares plantas de processos desenhos de m quinas e equipamentos dentre outros As listas de eventos apresentam as ocorr ncias do sistema classificando as segundo sua severidade Entende se por evento qualquer ocorr ncia varia o de estado de uma vari vel ou informa o que seja gerada no sistema de automa o de uma planta Na ocasi o da gera o de um evento al m do descritivo informativo ele recebe uma estampa de tempo que traz a informa o do instante em que o evento ocorreu Al m da supervis o e controle em tempo real o sistema pode tamb m permitir armazenar os dados aquisitados do processo produtivo integrando essas informa es com um sistema de banco de dados hist ricos permitindo a gera o de relat rios tais como de planejamentos de manuten es e produ o bem como para a an lise de ocorr n
70. onibilizadas por meio das telas sin ticas apresentando a varia o de valores anal gicos e digitais Os dados ser o armazenados em um servidor dedicado possibilitando a consulta atrav s de ferramentas de pesquisa hist rica e an lise gr fica Palavras chave Sistema de Supervis o Centro de Opera o ElipseES ABSTRACT SILVESTRE Emerson Agner Supervisory System Remote Operation Center of Hydroelectric Power Plants Projeto de Pesquisa Tecnologia em Eletrot cnica Modalidade Automa o Industrial UTFPR Universidade Tecnol gica Federal do Paran This work presents the steps of specification and development of a monitoring system for the central operation of small hydroelectric generation power plants belonging to a private agent of the national electricity system aimed at optimizing power generation by centralizing of its operations The platform used was the Supervisory system ElipseE3 with the property that agent licenses Through this center you can control the entire sequence starting and stopping of the generating units make adjustments and maneuvers of power switchgear substation The information is monitored in real time by means of alarms and events in synoptic screens and stored in the database enabling the query through historical research tools and graphical analysis Palavras chave Supervisory System Center Operation PCHs ElipseES LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 ARQUITETURA EXIS
71. onsist ncia 2 True Saida Integer de 9 0 sa da resultante do processamento do CLP 0 False 1 Inconsist ncia 2 True Sinaliza o Alan InternalT aq a aciona alarme do sistema TextoQ tt Sting Ta N o campo recebe a mensagem quando o tag esta desativo 0 Sting ds Sim campo recebe a mensagem quando o tag esta ative Testolnc Sting Ta A Ine campo recebe a mensagem quando tag esta inconsistente Tip Sting Ta recebe tip do objeto gr fico ao iniciar dominio Tip_Negado Sting de A recebe tip do objeto negado gr fico ao Iniciar o dominio en Tipo Sting Digital tipo do objeto eh Valor Integer aa 9 0 entrada do valor a ser for ado na posi o manual Evento Status Integer la 9 0 nenhum alarme 1 alarme ativo 2 alarme ativa n o reconhecido Reconhece Boolean 4 FI False Figura 39 Ponto Digital Fonte Autoria pr pria 4 2 2 Banco de Dados O m dulo de banco de dados foi programado para efetuar o armazenamento das informa es coletadas dos sistemas locais das usinas Esse m dulo realiza a comunica o com o banco de dados SQL Server 2012 executando instru es de inser o e consulta de dados Os dados s o gravados periodicamente conforme tempos pr estabelecidos ou pela mudan a de estado dos sinais Os alarmes e eventos foram definidos para serem gravados quando houver a mudan a de estado Os dados de grava o peri di
72. os os pontos durante a inicializa o e a cada 30 segundos As altera es de valores s o obtidas por eventos ou seja sempre que houver uma varia o no seu estado DAP 3 0 Properties 1 15 x DNP Other Private Dbiects Setup Serial Ethernet Modem RAS App Timeout ms 5000 Default Slave Address om pp Read Retries Delay Between Messages App Write Retries Error Count for Inactive State Master Address jan Extra Sync Offset ms Control Relay Off Time ms fogo Control Block Qualifier jo Control Relay OnT ime ms fogo IM Qualifier jo Perform Class Integrity on Startup Enable Unsolicited on Startup Initialize Upon Receiving Device Restart Scan for Events every ms 1000 Perform Class Integrity every ma 20000 Cancelar Aplicar Figura 42 Configuracao Driver DNP3 Fonte Autoria pr pria Para protocolo de comunica o IEC104 todos os pontos digitais foram parametrizados com suporte a estampa de tempo ou seja assim como no protocolo DNP3 o supervis rio recebe o tempo real em que o evento ocorreu Nesse tipo de configura o al m da informa o do estado do evento o protocolo envia juntamente com o seu valor de estado o registro de tempo em que essa varia o ocorreu Esse tempo fornecido com a precis o de milisegundos O protocolo modbus foi utilizado apenas em dois equipamentos onde existe apen
73. pe de operadores apresentando todas as funcionalidades desenvolvidas para o sistema de supervis o do COG 82 5 CONSIDERA ES FINAIS Ao termino desse projeto podemos garantir que todos os objetivos pretendidos foram alcan ados As defini es das etapas e o seu cumprimento conforme o modelo estabelecido proporcionaram elaborar um projeto que atende se as necessidades previstas e ao desenvolvimento com base fundamentada A Fase de especifica o foi realizada de modo criterioso avaliando se todos os subsistemas existentes de cada usina definindo se o modo de comunica o entre os n veis operacionais Nessa etapa foram efetuados os testes de interoperabilidade entre os dispositivos envolvidos e a escolha do sistema supervis rio elipseE3 O Desenvolvimento foi iniciado ap s a aprova o da especifica o t cnica pois foi um documento orientativo para o desenvolvimento Al m das defini es da arquitetura dos dispositivos e programas necess rios para o COG nele estavam previstos o padr o de nomenclatura dos sinais supervisionados bem como as simbologias de objetos gr ficos e demais funcionalidades do sistema Os comissionamentos locais e remotos atenderam todos os seus objetivos garantindo as funcionalidades e confiabilidade que o sistema previa atingindo a satisfatoriedade da opera o do COG 83 REFERENCIAS ANEEL Ag ncia Nacional de Energia El trica Capacidade Gera o Dispon vel em http www aneel
74. quer maior velocidade de transmiss o mas seus benef cios s o muitos Quadro 1 Protocolos de comunica o do Setor El trico Fonte IEC Em suma os protocolos de comunica o determinam todas as a es desde a gera o de uma mensagem at seu recebimento no destino correto A es de segmenta o e reagrupamento de mensagens muito grandes ecapsulamentos controle de conex o e determina o de prioridades s o caracter sticas que tamb m devem ser especificadas pelo protocolo 25 A cria o de protocolos s foi poss vel a partir da determina o de um modelo de arquitetura que possibilitasse entre maquinas heterog neas denominado de inteconex o de sistemas abertos OSI 2 4 CENTROS DE OPERA ES L Centro de opera o um ambiente provido de um sistema informatizado dotado de ferramentas que permitam aos seus operadores supervisionar controlar e interagir com os sistemas e subsistemas hierarquicamente a ele subordinado Para Queiroz 2010 p 8 um centro de opera o de um sistema el trico como tal deve ser capaz de fornecer meios para que seu operador possa controlar as instala es el tricas usinas subesta es equipamentos e regi es de controle mantendo a economicidade e seguran a garantindo desta forma a continuidade no fornecimento de energia Eles s o organizados de forma hier rquica e classificados de acordo com sua abrang ncia de opera o Os cen
75. rote es Drenagem 45 4 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA 4 1 SERVIDOR DE TELAS A aplica o do centro remoto ser estruturada seguindo os padr es de modularidade definidos no projeto com o objetivo flexibilizar as integra es implemeta es e manuten es no sistema supervis rio oferecendo o m nimo de impacto sobre a opera o Organizer ele Dominio CODE Telas 434 Explorer LIB C PROJETOS Desa CODE_Telas lib ib lib cla FIG C PROJETOS Desa CODE_Telas ig tig pri FIG Dados FIG Figuras E FIG Menus FIG Relatorios E FIG Sons 5 20 FIG Telas H E AUX 9 2 Cab Rod GERAL 2 Principal 12 SUB 2 TDA UGI UG2 E ER LUD C PROJETOS Desa CODE_Telas lud lud pri BD COG si LUD Dados LUD Figuras E LUD Menus LUD Relatorios LUD_Sons 51 1 LUD Telas E AUX C Cab Rod 171 GERAL Principal 2 SUB 2 TDA gy UGI 8 062 C PROJETOS Desa CODE_Telas nhr nhr prj EEE E 8 18 09 Figura 6 Estrutura do Servidor de Telas Fonte Autoria pr pria Fig 6 mostra estrutura de pastas do servidor de telas adotando um sufixo para o nome das usinas FIG LUD NHR seguido de subn veis para organiza o dos objetos agrupados por fun o Cada usina esta inserida em forma de um projeto independente por m todas pertencentes a um mesmo dom nio Essa estrutura possibilita a manuten o do sistema de uma usina sem a i
76. rtamento Acad mico de Eletrot cnica Prof Rafael Fontes Souto M Sc Respons vel pelo Trabalho de Diploma o da Tecnologia Departamento Acad mico de Eletrot cnica BANCA EXAMINADORA Prof Marco Antonio Busetti Dr Prof Daniel Balieiro M Sc Universidade Tecnol gica Federal do Paran Universidade Tecnol gica Federal do Paran Orientador Prof Jos da Silva Maia M Sc Universidade Tecnol gica Federal do Paran Prof Eduardo Rocha Loures Dr Universidade Tecnol gica Federal do Paran RESUMO SILVESTRE Emerson Agner Sistema Supervis rio Centro Remoto de de Usinas Hidroeletricas Projeto de Pesquisa Tecnologia Eletrotecnica Modalidade Automa o Industrial UTFPR Universidade Tecnol gica Federal do Parana Esse trabalho apresenta as etapas de especifica o e desenvolvimento de um sistema de supervis o para o centro de opera o da gera o de pequenas centrais hidrel tricas PCHs pertencentes a um agente privado do sistema el trico nacional visando a otimiza o da gera o de energia atrav s da centraliza o de suas opera es A Plataforma utilizada foi o sistema de supervis o ElipseE3 com licen as de propriedade desse agente Atrav s desse centro ser poss vel controlar a sequ ncia de partida e parada das unidades geradoras efetuar os ajustes de pot ncia e manobras de chaves seccionadoras da subesta o As informa es em tempo real ser o disp
77. s como gerador e turbina 53 Pr Condi es Partir Parar Auto Partida Passo Parada Paso Gerador Turbina Mancals Frenagem Figura 14 Submenu Unidade Geradora Fonte Autoria pr pria O menu AUX corresponde ao acesso dos sistemas de corrente alternada cont nua drenagem esgotamento e demais subsistemas H Drenagem Esgotamento eras fed Figura 15 Submenu Servi os Auxiliares Fonte Autoria pr pria O menu SUB corresponde as informa es da subesta o como a supervis o e controle das chaves de p tio bem como as medi es dos trafos elevadores e suas prote es I E eg LT Protec Transformador Prote L Figura 16 Submenu Subesta o Fonte Autoria pr pria O menu TDA corresponde as informa es do vertedouro fornecendo as medi es em tempo real de n veis jusante e montante da Usina 54 4 1 6 Tela Geral Arquitetura Essa tela representa graficamente toda a estrutura de rede presente na usina L Atrav s dessa poss vel verificar poss veis falhas de comunica o entre os equipamentos e restabelece los de modo r pido UAC E PRINCIPAL SISTEMA DE CONTROLE it i UNIDADE GERADORA 02 RY RETAGUARDA e rz 28 2354 E SVVITCH PAINEL DE PROTE O Instrumenta o Rede ASI PRINCIPAL Instrumenta o Turbina Rede ASi PIT PRIN
78. s gr ficos das telas contem interfaces para interven o com o processo ou fun es no sistema Essas interfaces dever o ser baseadas em elementos do pr prio sistema operacional tais como menus caixas de mensagens e caixas de entradas de dados As telas do SDSC ser o organizadas em um quadro dividido em cinco reas representada na fig 5 CABE ALHO MENU ENERGIA RODAP Figura 5 Padr o de Navega o Fonte Autoria pr pria O cabe alho mostrar uma identifica o do sistema e logotipos das empresas O cabe alho ainda mostrar a data e hora do sistema e o nome do usu rio corrente logado na esta o O menu mostrar uma tela de menu principal que ir chamar as telas dos menus de cada rea da usina que realizar a navega o do sistema O rodap mostrar um conjunto de bot es com acesso as telas de alarmes Estes bot es ter o uma anima o em fun o da presen a de alarme ativo na rea que o mesmo representa 42 O quadro de energia mostrar os valores totais de energia gerada energia gerada por unidade e os principais estados de cada unidade A se o telas a rea principal do sistema ser respons vel por mostrar as telas chamadas pelos bot es presentes nos menus no rodap 3 3 13 Consulta Hist rica de Alarmes e Eventos Os registros hist ricos de alarmes e eventos dever o ser visualizados a partir de uma tela espec fica definida no sistema O acesso para essa tela ser
79. sao dos niveis de montante e jusante possuindo anima o dos n veis conforme as medi es anal gicas As informa es desses n veis s o de suma import ncia para a opera o pois est o diretamente ligados a disponibilidade das unidades geradoras Esses valores s o armazenados em base hist rica a cada minuto sendo os dados disponibilizados em relat rios di rios 73 4 22 SERVIDOR DE DADOS Esse servidor foi desenvolvido para efetuar a comunica o com todos os dispostivios de campo Assim como no servidor de telas ele obedece ao padr o de modularidade todas as usinas foram inseridas dentro de um mesmo dominio atrav s de projetos independentes Organizer E Dominio CODE Dados E aa CAPROJETOSADESASCODE Darlps lib lib lib Po bes n Entrada4nalogica EntradaDigital gt HistSlannd4rea StorageControle toragePena Storagellsina ca CODE DADOS CSPROJETOSDES amp SCODE Dadostcode dados pri E La Alarmes A Alarmes Ea DADOS CODE fag DADOS FIG fag DADOS LUD em DADOS NHR ag DAY FIG RTV UG fag DAY FIG UG fag DAY FIG SA fag DP FIG_SEL2032 fay DAY FIG_UG1 fag DAY FIG UG fag DRY LUD CCM fag DAY LUD D304 fag DRY LUD D308 DAY LUD 560 061 fag DAY LUD GEO ag DRY LUD RT UG Figura 37 Estrutura do Servidor de Dados Fonte Autoria propria Alem de aquisitar as informa es de campo atrav s dos drivers de
80. siderado alarme e em outro n o considerado por exemplo 36 e Falta de fluxo de leo mancal e bomba desligada situa o normal e Falta de fluxo de leo no mancal e bomba ligada sinalizar alarme de fluxo baixo de leo Dessa forma na elabora o da lista de alarmes deve ser analisada a condi o que habilita a verifica o de alarme para cada um dos pontos de sinaliza o de estado ou de medi o de grandezas do sistema Durante o desenvolvimento do sistema deve ser elaborado um documento contendo a lista de alarmes e eventos para an lise e aprova o pelo agente Quando da ocorr ncia de um alarme os seguintes processamentos devem ser configurados e Apresenta o em tela da exist ncia de alarmes n o reconhecidos atrav s de s mbolos gr ficos e Emiss o de mensagem descritiva do alarme em uma tela espec fica para visualiza o de alarmes Ap s o reconhecimento ou desaparecimento do alarme e Apresenta o em tela da exist ncia de alarmes reconhecidos atrav s de simbolos gr ficos e Emiss o de mensagem descritiva da normaliza o do alarme em uma tela espec fica para visualiza o de alarmes Os alarmes reconhecidos que voltarem sua condi o normal de opera o ser o retirados das telas de alarmes cada novo alarme ser acionado um alarme sonoro O alarme sonoro cessar assim que o alarme for reconhecido pelo operador O reconhecimento dos alarmes ser feito individualment
81. to dos valores definidos na base de dados de tempo real para o registro hist rico Durante o desenvolvimento do sistema deve ser elaborado um documento contendo a lista de grupos de informa es para registros hist ricos contendo a especifica o de tempo de grava o e armazenamento para cada grupo 3 3 6 Registro Cont nuo em Hist rico No registro continuo em hist rico as informa es dever o ser armazenadas periodicamente com intervalos de armazenamento mais reduzidos Deve ser utilizado o m dulo e3storage de grava o dos dados hist ricos para o armazenamento das medi es anal gicas existentes no sistema devido ao seu grande poder de compacta o dos dados 3 3 7 M dulo de Alarmes e Eventos O m dulo de alarmes e eventos dever ser configurado de acordo com os padr es definidos a seguir A configura o ser orientada pelas caracter sticas definidas na especifica o do sistema e de acordo com as funcionalidades oferecidas pelo sistema de supervis o elipsee3 A condi o de alarme e evento ser caracterizada pelas seguintes situa es e Entrada digital no estado de alarme e Processamento de medi es anal gicas ou digitais al m dos limites estabelecidos e Mudan a de estado de sinais digitais Na configura o dos alarmes deve ser considerada a condi o que habilita ou n o a verifica o deste alarme pelo sistema de supervis o ou seja haver situa es em que determinado estado con
82. tros de menor abrang ncia recebem o nome de centro de opera o da instala o ou local COI ou COL e se reportam aos centros de maior abrang ncia tais como os centros da transmiss o gera o ou distribui o COT COG e COD que por sua vez se reportam aos centros regionais e de sistema COR e COS Diante da necessidade das empresas em obter dados e informa es de seus processos produtivos houve uma grande evolu o nos softwares para desenvolvimento de sistemas supervis rios fornecendo aos programadores ferramentas mais din micas e flex veis capazes de atender cada vez mais as necessidades das empresas Os sistemas passaram a permitir maior integra o com os equipamentos dos mais diversos fabricantes n o ficando mais restrito aos protocolos dedicados Com esse avan o os sistemas de automa o aliado aos sistemas de telecomunica es foram descisivos para o surgimento dos centros de opera o A configura o desses cen rio em que um sistema centralizado recebe informa es de diversos sistremas locais e capaz de exercer sobre eles requisi es pr estabelecidas traz grandes benef cios para o processo produtivo tornando poss vel a gest o centralizada desses recursos otimizando dessa forma a utiliza o de fatores de produ o diretos e indiretos QUEIROZ 2010 p 9 26 O Processo de gestao conforme descrito por Moraes 2004 p 44 engloba atividades de planejamento organiza o dire
83. tuais aqui classificados como modernos possuem caracter sticas dos sistemas num ricos usando hardware comum ao inv s de equipamentos dedicados por fun o Al m disso eles substituem o cabeamento de cobre convencional do n vel de processo por uma rede de comunica o de dados Assim os sistemas de automa o el trica s o totalmente digitais Isso permite uma nova abordagem da automa o elevando a capacidade de controlar e supervisionar os processos automatizados 2 2 CONTROLADORES L GICOS PROGRAMAVEIS 2 2 1 Hist rico e Conceitos Devido a grande dificuldade e custo em alterar a l gica de controle de pain is de comando a rel a cada mudan a na sua linha de montagem em 1968 o engenheiro Richard Morley da empresa americana do ramo automobil stico General Motors especifica um equipamento capaz de contornar essas dificuldades que os circuitos a rel s ofereciam surgindo o primeiro controlador program vel 21 Os Controladores L gicos Program veis CLPs dispositivos eletr nicos de ultima gera o utilizados em sistemas de automacao flexiveis Permitem o acionamento de cargas ligadas aos seus modulos de saida atraves de logicas das suas entradas de processo um aparelho eletr nico digital que utiliza uma mem ria program vel para armazenar internamente instru es e para implementar fun es espec ficas tais como l gica sequenciamento temporiza o contagem e aritm tica controlando por
84. utom tico Fechar valvula Borboleta FT em Autom tico Desligar HPU Desligar Bombas de Alta Press o COMANDO Desligar Bomba 3 de Resfriamento 4 DESCARREGAR Desligar Bomba 1 de Resfriamento Fechar v lvula de ua Restriamento Figura 27 Sequencia de Parada Passo a Passo Fonte Autoria propria A parada de uma maquina no modo passo a passo requer que o operador retire a maquina do modo sincronizado para o modo de maquina parada 64 Inicialmente a maquina deve ser descarregada ou seja reduzir a sua pot ncia zero de modo a possibilitar que ela seja retirada do sistema sem riscos de rejei o de carga Os demais passos s o basicamente em desligar os passos que foram necess rios para a partida 4 1 17 Tela Unidade Gerador Nessa tela est o presentes medidas correspondentes ao gerador como pot ncia tens o e corrente bem como as temperaturas nos n cleos e enrolamentos do estator e nos trocadores de calor N o existem comandos nessa tela TROCADORES DE CALOR Figura 28 Tela Unidade Gerador Fonte Autoria pr pria O desenho da tela da Fig 28 representa os trocadores de calor que possuem supervis o 65 4 1 18 Tela Unidade Turbina Essa tela apresenta os dados referentes abertura do distribuidor posicionamento bombas da unidade de regula o temperatura do leo da unidade de regula o qual a rota o em tempo real press o na caixa espiral indica o de freio aplica
85. vento i Evento Digitallir Boolean Ta F True nivel do evento Evento DigitalMi Sting de A texto da mensagem do evento Evento Digital Sting testo de retorno do evento Evento Name String la Nome do Evento Home do Alarme Evento Digital e Integer 9 0 severidade do evento Evento Format Sting da AO formata o do valor 7 Evento Grupo Sting a grupo da area do evento e Evento Habilta Boolean la false habilita registro do alarme como evento 7 Falha Boolean Fi False Indica se valor ido bloco de comunica o esta em falha 2132 Inibido Boolean False Indica se alarme este ponto esta desabilitado lnibido Grupo Boolean a F False Indica se o grupo do alarme para este ponto esta desabilitado i Manual Boolean a F False Indica se o valor de saida esta for ado marual ou n o Master principal master Master a retaguarda master Ponto 1 a link com tag elemento do bloco especifico para elemento de bloco principal para resultado true Ponto Ri a link com tag elemento do bloco especifico para elemento de bloco retaguarda para resultado true AT Processa Boolean Fi cada altera o de valor atualiza as sa das da biblioteca Saida Integer 4 90 sa da resultante do processamento do bloco False 1 Inc

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ

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