Independente do ponto de vista ou área de emprego de melhorias que tornem o setor elétrico mais autônomo em suas decisões operativas, há consenso da necessidade de emprego massivo de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) e paira uma imensa dúvida sobre a integração de dispositivos eletrônicos inteligentes para o futuro SG. Uma contribuição inerente a este trabalho é demonstrar que para a integração entre equipamentos que estejam fisicamente desconectados, o emprego da pilha de protocolos TCP/IP é a alternativa que naturalmente acontecerá e haverá a substituição ou evolução da legada infraestrutura SCADA que empregam linhas seriais para a comunicação com muitos equipamentos na atualidade. Devido aos desenvolvimentos nas últimas décadas depois da integração das redes de telefonia e redes de dados com acessos fixos e móveis, certamente existem soluções em termos de protocolos e capacidade de transmissão que atendam aos requisitos do setor elétrico em termos de comunicações para redes de áreas locais, metropolitanas e de grandes extensões. Não é necessário inventar novas soluções, mas sim deixar claro por parte do setor elétrico quais são os parâmetros de entrada, tais como taxa de transmissão, latência, disponibilidade, confiabilidade, sigilo na troca de informações, número de terminais para iniciar uma coleta de dados que permita o desenvolvimento de projetos em TIC que atendam a estas premissas.
No início da maturação do conceito SG, foi apresentado um paralelo entre as redes criadas por Thomas Edison e Graham Bell, sistemas estes que poderiam ser comparados com alta correlação até meados da década de 1970, época que com o emprego massivo de transistores nas redes de telefonia, revolucionaram a eletrônica e as telecomunicações. Esta tecnologia permitiu miniaturização, digitalização e controle computadorizado dos enlaces e redes de comutação da de dados. Na engenharia das companhias telefônicas, houveram receios e operação paralela de redes de transmissão comutadas por circuitos e comutadas por pacotes antes da convergência de serviços de voz vídeo e dados para uma mesma infra-estrutura baseadas no protocolo IP.
O setor elétrico historicamente empregou enlaces e técnicas da telefonia para monitoramento remoto necessários a operação de um sistema nacional, que tradicionalmente focou os automatismos a SE’s, LT’s e geradores. Muitos destes sistemas ainda operam em 2015, mas são onerosos e limitados em termos de taxas de transmissões, disponibilidade e tempo de transferência dos dados. É comum a tomada de decisões a partir de janelas de tempo de coleta de dados com períodos de 15 minutos, dado técnicas mestre escravo que necessitam conectar aos dispositivos remotos empregando comunicação serial e canais
dedicados. Há receios no setor elétrico em migrar para novas técnicas, em especial comutação de pacotes empregando Ethernet e IP, pois “é melhor” confiar em um sistema que está funcionando e não em um sistema desconhecido, cujos princípios do IP para a simplificação dos roteadores e gateways da Internet, tornam estas redes, muitas vezes, não confiáveis.
A internet é uma rede sem controle por natureza, mas quando existe domínio sobre os
switches, roteadores e protocolos habilitados em uma empresa, caracterizando uma intranet,
é possível empregar técnicas que permitam o compartilhamento dos recursos de maneira ótima e por múltiplas aplicações com diferentes requisitos de qualidade de serviço. Para ilustrar aplicações com diferentes requisitos, a Tabela 2 e Tabela 14, apresentam aplicações SG’s e seus parâmetros para definição da qualidade dos serviços providos por redes de comunicações quanto ao atraso nas comunicações. Neste contexto foi provada a viabilidade do monitoramento remoto de pontos distintos de um SEP simulado através do RTDS. Tal integração permite adaptações, descritas no subitem de trabalhos futuros, e durante os desenvolvimentos algumas perguntas inicialmente apresentadas puderam ser compreendidas e respondidas. A primeira das perguntas foi respondida nos desenvolvimentos e destaca nos parágrafos anteriores e sim, com o emprego de protocolos de comunicações de dados comum, no caso TCP/IP, entre dois dispositivos conectados em rede é possível a integração entre dois mundos completamente distintos e a partir desta integração serem monitorados remotamente fenômenos. Neste trabalho é monitorado o perfil de variação de tensão eficaz em três pontos distintos de uma rede elétrica com características de distribuição de energia.
Mesmo sendo possível a integração e monitoramento de variáveis de interesse externamente ao RTDS pela aplicação desenvolvida, o monitoramento em tempo real não é viável. A própria estrutura do RTDS não provê informações em tempo real para os computadores que estabelecem sua interface com o usuário, que nestes testes se portou como um servidor de dados. Entretanto, do ponto de vista do setor elétrico, uma frequência de monitoramento de sinais de 1 Hz, conforme testes realizados pode ser considerado monitoramento em tempo real em relação às práticas de monitoramento normalmente empregadas.
Para sistemas críticos, o tempo de resposta da tecnologia de comunicação empregada é adequada desde que se escolhida e empregada tecnologia correta. Mesmo que a norma IEC 61850 já tenha definido o Ethernet para provisionamento de barramento de dados para a automação de SE, os comutadores devem ser dedicados a esta aplicação e com características construtivas não necessárias em ambientes de telecomunicações. Dado a intensidade de campo magnético em SEs, os switches normalmente empregam blindagem eletromagnética mais eficiente, sem partes móveis, enlaces óticos e comumente um número pequeno de portas por elemento comutador. Os testes realizados sobre o Ethernet empregam rede de dados “viva”, sem prioridades ou redes virtuais e tráfego concorrente diverso e mesmo assim a tecnologia Ethernet atende até às premissas mais exigentes e críticas das
aplicações SG.
A distância impacta no atraso na comunicação, mas esta métrica deve ser interpre- tada pelo número de nós e redes que os pacotes de dados trafegam e não uma métrica geográfica, em quilômetros (km). Se constata que mesmo fisicamente os cliente e servidor estarem presentes na mesma sala, o acesso celular foi o teste que apresentou maior tempo médio de conexão.
Testes de tráfego concorrente e conhecido foi submetido à placa de rede do servidor de dados. Na topologia empregada o servidor esta em uma rede Ethernet, e na mesma rede local foi estabelecido conexão cliente servidor e gerado tráfego para até 98 % da capacidade. Nestes testes foi percebido aumento do dobro na média das conexões. Em termos práticos para o dimensionamento de redes Ethernet, é sabido que os comutadores começam a descartar quadros quando a carga chega próximo de 70%.
Mesmo não havendo nenhuma engenharia de tráfego para priorizar as mensagens de telemetria, os resultados mostram que as redes de dados testadas atendem ao requerimento de latência, desde que adequadamente direcionadas. Por exemplo, não é possível automati- zar uma SE com tecnologias de redes de dados da telefonia fixa ou móvel da forma que os testes foram realizados, sem policiamento e garantias por parte de ambas operadoras. Entretanto, há possibilidades, mediante contrato de serviços específicos para empresas, que acordos de níveis de serviço devem ser garantidos e assim satisfazer a determinadas aplicações com exigências críticas