ANEXO II – ESPECIFICAÇÕES PARA UCD / CONCENTRADOR DE DADOS
A2. Unidade Controle Digital Remota / Concentrador de Dados
2.1. Introdução
Esta seção tem a finalidade de especificar tecnicamente a Unidade de Controle Digital / Concentradores de Dados, parte integrante do Sistema de Automação a ser fornecido à ELETROBRAS DISTRIBUIÇÃO RONDÔNIA. Este equipamento será instalado na Subestação Canteiro. A interligação entre a UCD e o Sistema de Supervisão e Controle será através do protocolo DNP 3.0 sobre uma rede Ethernet TCP/IP.
2.2. Requisitos Gerais
As Unidades de Controle Digital devem ser independentes, com a função de coletar dados e executar comandos dos equipamentos da subestação. Os dados coletados podem ser digitais (ligado / desligado, fechado / aberto, pulsos acumulados, etc.) ou analógicos (medidas de tensão, corrente, frequência, ângulo de fases, etc).
O projeto deve observar um alto grau de modularidade que possibilite a expansão do Subsistema de Aquisição de Dados com a simples aquisição de módulos e bastidores adicionais, sendo a interconexão efetivada sem necessidade de modificações profundas e substituições nos módulos do sistema em funcionamento.
A UCD deverá ter capacidade de executar programas de controle local, independentemente de ativação do Sistema SCADA, mas com possibilidade de intervenção da mesma, bloqueio ou ativação através de modificação de pontos virtuais definidos na Base de Dados da UCD. Estes controles locais deverão ser executados com os programas sendo gravados de maneira não-volátil, em memória, na própria
UCD.
Os programas de diagnósticos e configuração da UCD deverão poder ser executados tanto localmente através de uma interface serial e/ou ethernet disponível na remota quanto a partir de qualquer microcomputador conectado a rede de comunicação, simultaneamente as varreduras e controles de tempo real.
Os pontos digitais devem ser registrados e configurados como seqüência de eventos com resolução mínima de 1ms. As UCD devem ter processamento baseado em microprocessador, usando uma arquitetura baseada em uma interconexão modular com micro-computador para a execução de todas as tarefas funcionais inerentes à remota. Devem também possuir diagnósticos on line e de inicialização, que devem ser executados de maneira automática.
A UCD deve ter uma memória programável de leitura (PROM), associada para o armazenamento não volátil de código de execução on-line e sistema operacional, e
memória apagável eletricamente (EEPROM) para armazenamento não volátil de configurações de base de dados e de funções programáveis pelo usuário.
A configuração da Base de Dados da UCD deverá ser expansível e reconfigurável pelo usuário, através de computador tipo PC compatível, utilizando uma interface padrão RS-232 e através da rede Ethernet conectada a UTR.
2.3. Sistema Operacional da UCD
A UCD deverá utilizar Sistema Operacional de Tempo Real (RTOS) sob o controle de um relógio de tempo real. As tarefas da UCD deverão ser estruturadas de tal maneira que os controles pendentes sejam processados com a mais alta prioridade. A lógica de comunicação da UCD deverá aceitar comandos oriundos da interface de comunicação e processar estes comandos de acordo com um protocolo determinado. Quando do recebimento de mensagens para controle e solicitação de dados, deverão ser ativados os circuitos de E/S respectivos, provendo as funções necessárias para a efetivação das ações requisitadas.
2.4. Interface de Comunicação
A UCD deve possuir canais de comunicação serial para conexão aos dispositivos IED da subestação (relés digitais, medidores, etc). Além desses canais seriais, a UTR deve possuir interfaces de comunicação Ethernet em fibra ótica com conector tipo ST para conexão ao Sistema de Supervisão e Controle composto pelos relés digitais, bem como gateway de comunicação.
A UCD deve possuir duas interfaces independentes Ethernet. Isto se faz necessário para que possa conectar a rede primária (que usará o switch da SE para se comunicar com o COS) e a rede secundária (que usará o enlace de rádio digital para se comunicar com o COS). A UCD deve ser capaz de realizar o monitoramento do canal de comunicação e no caso da perda do canal primário realizar o chaveamento de forma automática e sem perda da comunicação entre a SE Canteiro e o COS.
Quando o canal primário for restabelecido, a UCD deve realizar a normalização da comunicação fazendo o chaveamento de volta para o canal primário também de forma automática.
Os canais seriais padrão RS-232 devem possuir no mínimo 2 canais de comunicação, podendo serem configurados para redes independentes. A UCD deve responder ao canal que enviou a mensagem, através do mesmo meio de comunicação. A comunicação simultânea e individualizada com ambos os canais é importante para o funcionamento de redes independentes.
A UCD deverá possuir em uns dos canais a função de Terminal Server, possibilitando com isso o acesso remoto através da UCD aos Relés de Proteção Microprocessados, conforme Arquitetura Geral de Automação da ELETROBRAS DISTRIBUIÇÃO RONDÔNIA. Não serão aceitos equipamentos externos para fazer esta função, visto que deseja-se minimizar a quantidade de equipamentos diferentes no sistema, bem como futuras manutenções e disponibilidade de peças sobressalentes.
2.5. Protocolos
O protocolo de comunicação aceitável é IEC 61850 (para a integração dos novos relés). Não serão aceitos conversores de protocolos externos, todos os protocolos informados deverão ser “nativos”.
O protocolo preferencial Master para integração de equipamentos existentes deve ser o DNP 3.0 configurado como “espontâneo”, ou seja, os equipamentos escravos tomam a iniciativa de enviar as alterações ocorridas. Além disso, deverá ser prevista uma varredura de integridade a cada 15 minutos para consistência dos dados adquiridos. Após uma mensagem ter sido recebida deve realizar todos os testes de erros, devendo responder à estação central somente quando um pedido de varredura for recebido sem erros e com os endereços definidos de acordo e referentes ao local em que a mesma está localizada.
Os novos relés deverão ser integrados a UCD através de protocolo IEC61850 em uma rede ótica tipo estrela entre os relés.
Para comunicação com o COS, deverá ser utilizado protocolo DNP3 sobre TCP/IP nativo, ou seja, não serão aceitos conversores de protocolo entre o COS e a UTR, inclusive conversores que encapsulam o DNP 3.0 serial em DNP 3.0 (TCP/IP). Não serão aceitos nenhum outro protocolo para integrar a SE e o COS.
2.6. Subsistema de Entrada / Saída
As facilidades de entrada/saída disponíveis na UCD deverão incluir pontos digitais (configuráveis como status e/ou MCD e/ou SOE), entradas analógicas, entradas de acumuladores, saídas digitais (pares raise / lower ou trip / close) e saídas analógicas (setpoint).
Modularidade de projeto deve ser empregada para facilitar futuras expansões em todos os aspectos de utilização da UCD. É necessário que a reposição dos módulos de entrada/saída seja realizada sem necessidade de desconexão da fiação de interface com o processo, possibilitando que a substituição seja efetuada de maneira fácil e rápida com o mínimo de interrupção ao serviço. Deverão obrigatoriamente estar disponíveis “links” de isolação para cada ponto que possibilitem o desacoplamento elétrico para fins de teste do campo com a entrada ou saída da UCD.
Pelo menos um LED de indicação de estado de funcionamento do módulo deve estar localizado na parte frontal do mesmo, dando a informação clara de um eventual módulo defeituoso, bem como pontos de teste em ambos os lados dos links de isolação entre a fiação vinda do campo e o ponto de entrada/saída propriamente dito. A configuração dos pontos deverá ser realizada através de ferramentas de software, que serão executadas em um computador tipo PC compatível que seja conectado a
uma interface diretamente na UCD. Desta forma possibilita-se a modificação da Base de Dados no próprio local de instalação da UCD, ou através da substituição de cartões ou chips de memória apagável (EEPROM ou EPROM), previamente gravados em laboratório. As ferramentas de software necessárias para a edição da Base de Dados das UCD, independentemente do fabricante, deverão fazer parte integrante do fornecimento.
As entradas analógicas serão diferenciais a dois fios isolados entre si e de todo o restante dos circuitos internos da UCD. Aterramentos diretos dos transdutores não serão permitidos, embora aterramento capacitivo seja aceito, sujeito a inspeção prévia. Resistores auxiliares devem poder ser conectados aos circuitos de entrada analógica, para possibilitar manutenção nos módulos sem a abertura dos circuitos de corrente. Deve estar disponível acesso independente aos pontos de entrada analógica para realização de testes com injeção de sinais. Os módulos de entrada analógica devem possuir tensões internas de referência definidas com precisão, utilizadas pelo microprocessador na detecção automática de desvios de valores. Estas tensões de referência devem ser acessíveis pela Estação Central através da base de dados da
UCD.
A UCD deve ser totalmente segura quanto à falhas no subsistema de controles. Os seguintes requisitos mínimos devem ser incorporados na lógica de saídas de controle:
Não mais do que um ponto de controle pode ser selecionado a qualquer tempo;
Nenhuma falsa saída deve resultar durante a energização e desenergização da UCD;
Nenhuma saída de controle falsa deve resultar da falha de um único ponto do circuito da UCD;
A mensagem de verificação para uma sequência de controle do tipo check before operate deve ser obtida pela re-codificação da mensagem de verificação diretamente a partir da definição do ponto a ser operado. Um simples eco da mensagem recebida não é aceitável.
A UCD deverá possuir no mínimo 32 entradas digitais e 8 (oito) saídas digitais (quatro pares trip/close ou raise/lower) em sua configuração inicial, com uma especificação dos contatos de saída mínima para 10A, 150 VDC para que se evite e existência de relés auxiliares. Uma chave que desabilite todos os pontos de controle da UCD, com uma única operação, deverá estar disponível sem influência nos pontos de entrada digital e analógica, que deverão continuar sendo informados à estação central.
2.7. Capacidade de Suporte a Surtos e Interferência Eletromagnética
Todos os módulos da UCD deverão atender as Normas Internacionais de proteção a interferência eletromagnética e capacidade de suporte a surtos conforme abaixo:
A UCD deverá ser montada em painel padrão 19’’ com porta basculante interna e acesso frontal.
Alimentação auxiliar de 125 VCC, com variação de +10% e -20%
Entradas e saídas isoladas galvanicamente para suportar até 2 (dois) kV rms por 1 (um) minuto, entre terminais e de terminais para terra;
IEEE Std. 472-1974, ANSI C37.90A-1974 Capacidade de Suporte de Surtos; Entradas protegidas por fusíveis e contra polaridade inversa;
Proteção contra sobrecarga; Proteção contra sobretensão.
Adicionalmente, o equipamento não deve ser afetado de maneira alguma por interferência eletromagnética que possa ocorrer nos vários locais de operação devido transientes gerados por manobras em chaves ou semelhantes.
2.8. Ambiente de Operação
A UCD deve ser projetada para operar com confiabilidade em um ambiente com temperatura variando de 5 C (cinco graus centígrados) a +60 C (sessenta graus centígrados). A UCD deverá ser capaz de operar em ambiente com umidade relativa do ar variando de 5 (cinco) a 95 % (noventa e cinco por cento), sem condensação. A operação contínua sob estas condições ambientais deve ocorrer sem degradação mecânica ou elétrica aos componentes.
