Sistema de controle em tempo real (scada)

A base de qualquer controle em tempo real é o sistema SCADA, que adquire dados a partir de diferentes fontes, pré-processa e armazena em um banco de dados acessível a diferentes usuários e aplicações. Os modernos sistemas SCADA são configurados em torno das seguintes funções: (7)

 Aquisição de dados;

 Monitoramento e processamento de eventos;

 Controle;

 Armazenamento de dados e análise;

 Aplicação específica de apoio à decisão;

 Relatórios.

2.6.1 Aquisição de dados

Informações básicas descrevendo o estado de funcionamento da rede de energia são passadas para o sistema SCADA. Este é recolhido automaticamente pelo equipamento em várias subestações e dispositivos, inserido manualmente pelo operador ou utilizado pelas equipes de campo. Em todos os casos, a informação é tratada da mesma forma. Esta informação é categorizada como:

 Indicações de status;

 Valores medidos;

 Valores de energia.

Os status dos dispositivos de comutação e sinais de alarme são representados por estado de indicações. Estas indicações são fechamento de contato conectado à entrada digital no dispositivo de comunicação e são indicações normalmente simples ou duplas.

31 Figura 2.5 – Exemplos dos tipos de dados adquiridos

Fonte: Northcote-Green (2007, p. 40)

Alarmes simples são representados por indicação única, enquanto todos os interruptores e dispositivos de dois estados têm indicação dupla. Os valores medidos refletem as diferentes variáveis em relação ao tempo, tais como a tensão, temperatura, corrente e as posições do comutador. Eles se dividem em dois tipos básicos, analógico e digital. Todos os sinais analógicos são transformados por meio de um conversor A/D de formato binário, porque são tratados como valores momentâneos, portanto precisam ser normalizado antes de serem armazenados no banco de dados do sistema SCADA. A varredura dos valores medidos é feita ciclicamente ou enviando somente os valores alterados. Valores de energia são geralmente obtidos a partir de contadores de pulso ou IEDs.

2.6.2 Monitoramento e processamento de eventos

A coleta e armazenamento de dados por si só produzem poucas informações, assim, uma importante função estabelecida dentro de todos os sistemas SCADA é a capacidade de monitorar todos os dados apresentados em relação aos valores normais e limites. O objetivo do controle de dados varia para os diferentes tipos de dados coletados e as exigências dos dados individuais no sistema. Particularmente, se uma mudança de estado ou indicação veio a ser maior ou menor que o limite, irá requerer um evento para ser processado. O monitoramento do estado requer que cada indicação seja

32 comparada com o valor anterior armazenado no banco de dados. Qualquer mudança gera um evento que notifica o operador. Para expandir o conteúdo da informação, as indicações de status são atribuídas a uma condição normal, desencadeando assim um alarme diferente com uma mensagem para avisar a condição normal.

O monitoramento para o valor limite aplica-se a cada valor medido. Quando ocorrem mudanças de status, um valor de evento é gerado, mas para que isso aconteça, a mudança deve exceder um valor limite.

Figura 2.6 – Diagrama típico do limite de uma quantidade controlada

Fonte: Northcote-Green (2007, p. 42)

O monitoramento de tendências é outro método presente em sistemas SCADA. É usado para disparar um alarme se alguma quantidade irá mudar, ou seja, muito rapidamente ou na direção errada para um funcionamento satisfatório do dispositivo. A necessidade de fornecer continuamente informações ao operador dos dados recolhidos resultou a ideia de aplicar atributos de qualidade de dados, os quais, por sua vez, invocam um método de sinalização, sejam os dados de uma determinada cor ou símbolo no console do operador. A seguir, são atributos típicos desse sistema:

 Não atualizado / atualizados – aquisição de dados / manual / calculado;

 Manual de instruções;

 Calculado;

 Bloqueado para atualização;

 Bloqueado para processamento de eventos;

 Bloqueado para controle remoto;

 Normal / estado não normal;

 Fora do limite, razoável / alarme / alerta / zero;

 Estado do alarme;

33 O processamento de eventos é necessário para todos os eventos gerados pela função de monitoramento ou causados por ações do operador. Este processamento classifica os eventos, de modo que as informações apropriadas sejam enviadas à tela IHM para representar a criticidade do alarme ao operador. O controle de eventos é uma função crucial dentro do sistema de controle e influencia significativamente o desempenho em tempo real, particularmente durante vários alarmes. O resultado do processamento de eventos é a lista de alarmes em ordem cronológica. A fim de auxiliar o operador, os eventos são classificados em uma série de categorias a fim de gerar uma lista de alarmes.

As seguintes categorias mais usuais são:

 Categoria alarme persistente não reconhecido: Alertar no visor tais como piscar com uma cor, e em alguns casos, um sinal audível é gerado. O alarme não reconhecido permanece até que o reconhecimento do operador seja feito. O alarme persiste até que o estado desapareça (geralmente através da ação do operador), ou seja inibido;

 Um evento associado a um determinado tipo de dispositivo, tais como uma tensão de barramento ou proteção do relé de operação;

 Motivo da ocorrência do evento por meio da sessão ao acompanhamento da função;

 A prioridade atribuída para a classificação de todos os eventos.

O propósito dessas classificações é a de filtrar os eventos mais importantes dentre as ocorrências para que o operador possa resolvê-las em primeiro lugar.

2.6.3 Função de controle

Funções de controle são iniciadas pelos operadores, ou automaticamente, a partir de aplicações de software e afetam diretamente o funcionamento do sistema de energia. Eles podem ser agrupados em quatro subclasses:

 Dispositivo de controle individual: representa o comando abrir / fechar direto a um dispositivo individual;

 Controlar mensagens para equipamentos que requer operação, uma vez iniciada na sala de controle, para ser conduzida automaticamente pela lógica local no dispositivo a fim de garantir a operação, permanece dentro dos limites pré-determinados;

 Controle sequencial: conjunto articulado de ações de controle uma vez que o comando de partida sequencial foi iniciado. Um conjunto de passos sequenciais de comutação para restaurar a energia através de uma configuração pré-definida;

 Controle automático: é acionado por um evento ou momento específico que chama a ação de controle.

34 As três primeiras categorias de controle acima são iniciadas manualmente, exceto quando o controle sequencial é iniciado automaticamente. Ações de controle iniciadas manualmente podem ser sempre uma seleção do tipo confirmado antes de operar ou dar o comando imediato.

2.6.4 Armazenamento de dados e análise

Os dados recolhidos a partir do processo são armazenados no banco de dados em tempo real no servidor de aplicativos SCADA para criar uma atualização do processo supervisionado. Os dados da RTUs são armazenados no momento da coleta e qualquer atualização de dados substitui os valores antigos pelos novos. Estatísticas de desempenho capturadas pelos sistemas SCADA são extremamente importantes na qualidade de energia como um todo. Normalmente, somente os dados alterados são armazenados para economizar espaço em disco. Os dados podem ser extraídos em uma data posterior para muitas formas de análise, tais como planejamento, cálculos numéricos, carga do sistema, auditorias de desempenho e relatórios de produção.