UTR Hadron Solução Completa para Supervisão de Energia

(1)

UTR Hadron

_{UTR Hadron}

Solução Completa para Supervisão de Energia

(2)

(3)

Demonstrar aos participantes como a

funcionalidade e as vantagens da Série

Hadron agregam valor ao processo

produtivo, através do seu diferencial

tecnológico e da redução de custos de

implantação e custos operacionais.

Objetivo do Workshop

(4)

Programa do Workshop

1 - UTR Hadron

2 - Módulos de E/S

3 - Arquiteturas

4 - Protocolos de Comunicação

5 - ProHadron

6 - Desenvolvendo um projeto no MasterTool

7 - Sincronismo com GPS

8 - Principais Cases de Sucesso

9 - Demonstração Prática

(5)

(6)

Aplicações UTR Hadron

• Sistemas de geração de energia elétrica

• Sistemas de distribuição de energia elétrica

• Supervisão e controle de energia elétrica

• Aquisição de dados e registro de eventos

(7)

UTR Hadron

• Série HADRON de Unidades Terminais Remotas

(UTRs)

–

UTE (Usina Termoelétrica), UHE (Usina Hidroelétrica) e PCH

(Pequenas Centrais Hidroelétricas)

–

Automação de subestações de energia

–

Execução de funções de supervisão, telecomando e

intertravamento

–

Atende as normas elétricas

vigentes e protocolos de comunicação padronizados (IEC 60870-5-101 e DNP 3.0)

–

Software de configuração

(8)

UTR Hadron

• Canais de comunicação

–

Ethernet, MODBUS e PROFIBUS-DP

estão disponíveis para interligar dispositivos de campo aos padrões de comunicação do setor elétrico

• Multi-processadas

–

Software e hardware

–

Possibilita o controle de diversos tipos de entradas e saídas

–

Até 2048 pontos por configuração

• Módulos especializados

–

Sistema modular composto por módulos definidos de acordo

(9)

UTR Hadron

• Comandos digitais com ou sem seleção SBO (Select

Before Operate)

• Verificação de hardware (CBO, Check Before Operate),

aumentando a confiabilidade do sistema

–

Garante que a saída selecionada é aquela que será realmente

acionada (seleção e verificação) e que as saídas não sejam acionadas quando não forem selecionadas.

• Protocolos padronizados com ambiente amigável de

configuração

• Sincronismo com GPS ou protocolos seriais

• Possibilidade de execução de intertravamentos e lógicas

de controle

(10)

Ethernet Industrial

• Arquiteturas distribuídas com

supervisão local

• Supervisão e controle de geração

• Rede Ethernet ótica redundante

Industrial Ethernet TCP/IP

Centro Operação do Sistema

Supervisório Banco_Dados

Supervisório

(11)

Comunicação via WebServer

• Todas telas de

supervisão

armazenadas na

própria remota,

sem necessidade

de software de

supervisão

• Acesso remoto via

Intranet,

WebServer na

(12)

(13)

Módulos de E/S

• Ampla gama de módulos de

entrada e saída

• E/S remotas e/ou distribuídas

• Aquisição e tratamento de

entradas analógicas e digitais com

várias opções de interfaces

elétricas para os sinais de campo

• Entradas analógicas de 16bits

com calibrarão e parametrização

digital

• Capacidade de troca a quente

(Substituição de módulos de E/S

sem que o processamento tenha

que ser suspenso)

(14)

Sistema E/S Distribuído

Módulos de Entradas e Saídas

• Interligação de

bastidores via

elétrica ou ótica

• Bastidores com

até 16 módulos

de E/S

• Distância até

100 metros no

padrão elétrico

Centro de Operação do Sistema Sensores de Campo

(15)

E/S para

UTRs

• AL-3130

–

Utilizados com a UTR Hadron, CPs

–

Módulos de entrada simples e/ou registro de

eventos

–

Troca a quente

• AL-3150

–

16 pontos de entrada analógica isolados com

resolução de 16 bits (I e/ou V)

–

Configuração de cada entrada de forma

independente

• AL-3202

–

32 pontos de saída digital a relé

–

CBO (Check Before Operate)

AL-3130

AL-3150 AL-3202

(16)

AL-3130

• 32 pontos de entrada digital com registro

de eventos ( resolução de 1ms )

• Capacidade de armazenamento

independente da UCP: 160 eventos

• Relógio próprio, sincronizado com a UCP

• Microprocessador dedicado à aquisição de

eventos no próprio módulo

• Filtragem digital configurável de 1 até

250ms

• Pontos podem ser usados como entradas

normais

• Opto acoplamento, isolamento de 2500VDC

• Atende as normas de ruído da área elétrica

• Troca a quente

(17)

AL-3150

• 16 entradas analógicas isoladas, 2500Vdc

• Resolução de 16 bits, conversor A/D de 24

bits

• Entradas configuráveis totalmente por

software, para qualquer escala de corrente

ou tensão

• Calibração automática por microprocessador

• Não utiliza “Trimpots “ e “ Dip-swichtes “

• Diagnóstico contínuo das entradas e

conversores A/D

• Referência para aferição

• Atende as normas de ruído da área elétrica

• Troca a quente

(18)

AL-3202

• 32 saídas contato seco

• CBO - "Check Before Operate” a nível de

software e hardware

• Módulo microprocessado, com diagnóstico,

auto teste e funções pré-programadas

• Saídas programáveis: contínua, temporizada,

”Raise-lower", "Trip-close", ”Set-point"

• Supervisão da bobina do relé de saída

• Opto acoplamento, isolamento de 2500Vdc

• Atende às normas de ruído da área elétrica

• Troca a quente

(19)

(20)

Arquitetura Hadron

Centro 2 Centro 1 Rede de Relés Entradas e Saídas

Rede Medidores - Modbus

IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00

(21)

Arquitetura Hadron

Centro Entradas e Saídas CONCENTRADOR Rede de Controle IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00 escravo

Rede Medidores - Modbus

(22)

Arquitetura Hadron

IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00 escravo Centro Concentrador de Protocolos Protocolo proprietário mestre (ex. Conitel) DNP V3.0

(23)

Protocolos de

comunicação

(24)

Implementações do IEC 101

• Sincronização de relógio

• Transmissão de comandos

–

Comando direto

–

"Set point" direto

–

Comando com seleção prévia

• Comando de seleção e

execução

–

Nenhuma informação adicional

–

Pulso de curta duração

–

Pulso de longa duração

–

Saída persistente

• Transmissão de totais

integrados

–

Contadores implementados

através de módulo QK1450

–

Congelamento com ou sem

"reset" do contador, automática e periodicamente na própria

remota, através de configuração prévia

–

Possibilidade de envio

espontâneo de ASDU tipo 16 após congelamento

–

Interrogação de contador geral

–

Interrogação individual de

(25)

Protocolos de Comunicação

• Comunicação com o Centro de

Operação do Sistema

–

Protocolo IEC 60870-5-101 escravo,

implementado através do driver de comunicação AL-2739

–

Protocolo DNP V3.0 escravo

–

Configuração independente das bases

de dados

–

Protocolo Industrial Ethernet

–

Comunicação simultânea local ou

remota com até 8 protocolos

–

Processadores de comunicação

dedicados para comunicação com COS (Centro de Operação do

Sistema)

–

Redundância de meio físico para

comunicação com COS

Centro de Operação do Sistema

(26)

IEDs e E/S Remotas

• Processadores independentes

para interface com IEDs

(Intelligent Electronic Devices)

–

Relés digitais

–

MDGEs...

• Protocolos MODBUS RTU e

outros

• Rede de campo PROFIBUS-DP

12Mhz

IEDs Industrial Ethernet TCP/IP Centro de Operação do Sistema E/S remotas

(27)

Arquitetura

Entradas e Eventos Digitais (AL-313x) Saídas Digitais CBO (AL-3202)

Entradas Analógicas (AL-3150)

Módulos de E/S

Modbus, DNP, Courier, PROFIBUS... Pontos virtuais

Sub-bastidores

IED

Configuração, Programa Aplicativo (intertravamentos, automatismos)

AL-2004 BIOS AL-2005 (1) Configuração e Base de Dados Driver de Comunicação S .O. M u lti-tar e fa BIOS AL-2005 (2) Configuração e Base de Dados Driver de Comunicação S .O. M u lti-tar e fa BIOS AL-2005 (3) Configuração e Base de Dados Driver de Comunicação S .O. M u lti-tar e fa Centro de Operação 1 Centro de Operação 2 Centro de Operação 3 Centro de Operação 4 UTR HD3001 BIOS AL-2005 (4) Configuração e Base de Dados Driver de Comunicação S .O. M u lti-tar e fa

(28)

(29)

ProHadron

• Programa Aplicativo Hadron

–

Executa as funções da remota

–

Módulos de software que devem ser carregados e executados

na UCP AL-2003 para tornar a remota operacional

–

Armazena a configuração de pontos e grupos do sistema,

segundo o formato IEC 60870-5-101

• Gerada pelo configurador

ProHadron HD3800

–

Módulos que fazem parte da

remota

–

Tipos (saída, entrada, ponto

digital, analógico, contador)

–

I/O local, IED.

–

Objetos e formatos

–

Protocolo de comunicação

(30)

Configuração

(31)

Desenvolvendo

um projeto no

(32)

MasterTool

• Usado para configuração, programação e manutenção

da remota

• Permite desenvolvimento de aplicações customizadas:

–

Configuração do driver escravo para comunicação com Centros de Operação

–

Configuração de drivers mestre de comunicação que executam no processador AL-2005

–

Intertravamentos e bloqueios implementados na UCP AL-2003 ou AL-2004

(33)

Programação

• Programa Aplicativo

–

Intertravamento

–

Automatismos (sequenciamento)

–

Integração de protocolos (Gateway)

• Linguagem

–

diagrama de relés (ladder)

–

blocos lógicos

–

funções e sub-rotinas

(34)

Configura

(35)

Configurando Barramento

(36)

Configurando Barramento

(37)

Criando um M

ó

dulo Novo

• Clique no botão para criar um módulo novo

• Aparecerá uma tela contendo várias opções de

módulos, selecione o módulo principal, (E001)

• Pode-se alterar o nome do módulo na tela de seleção

(38)

Editando o Programa

• Editando o Programa

–

Após a conclusão da edição, clique no botão

(Salvar Módulo) e feche o módulo ou clique no menu <Edição> <Encerrar Modificações>

• Comunicação

–

Menu <Opções> <Comunicação>

(39)

Enviando o Projeto para a UCP

• Menu <Comunicação> <Ler/Enviar Módulos>,

(40)

Módulo F-HADRON.074

(41)

Carregador AL-3860

• Necessário para carregar os drivers de comunicação

e outros aplicativos no co-processador AL-2005

–

Executa operações de manutenção, como leitura de

diretório de aplicativos já carregados e remoção dos mesmos

(42)

Drivers e Softwares

Driver IEC 60870-5-101 Escravo AL-2739

Driver DNP Mestre /Driver DNP Escravo AL-2743 /

AL-2741

Driver Courier Mestre (para relés de proteção das Séries K e L da Alstom)

AL-2738

Driver Modbus Mestre/Escravo AL-2734

Descrição Código

Software MasterTool® Programming MT4000 para Windows® 95 e Windows® 98

MT4000

Software MasterTool® Programming MT4100 para Windows NT® e Windows® 2000

MT410

Software carregador de aplicativos para AL-2005 AL-3860

Software GPSync para Windows NT® e Windows® 2000 AL-2783

Descrição Código

(43)

Sincronismo

com GPS

(44)

Sincronismo com GPS

• Permite sincronizar uma ou mais

remotas Hadron através de

módulos AL-1423 e AL-1424

–

AL-1423: conecta-se diretamente ao

AL-1480, realizando a interface com o GPS

–

AL-1424: desempenha o papel de

interface e repetidor de sincronismo

• Utilizando a rede AllSync para ser

receptor de GPS

–

Receptor AL-1480

–

Módulos AL-1423 e AL-1424

AL-1480 - Realiza interface com o

(45)

Exemplo da Rede AllSync

AL-1480 AL-1423 AL-1424 IRIG-B AM IRIG-B DC (TTL) NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS IED IED AL-1424 IRIG-B AM IRIG-B DC (TTL) IED IED AL-1424 NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS UTR Hadron Ótico UTR Hadron AL-1424 NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS RS485 RS485 UTR Hadron AL-1424 NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS UTR Hadron AL-1424 NMEA-0183 / PPS NMEA-0183 / PPS Ótico

(46)

Principais Cases

de Sucesso

(47)

Cases UTR Hadron

• SE Água Vermelha, cliente final Furnas

–

Um bay de banco de transformador de 550/460 kV

–

9 módulos de entrada digital, 2 módulos entrada

analógica, 1 módulo saída digital

–

Supervisão de disjuntores, seccionadores, alarmes, etc.

–

Comunicação Centro de Operação por duplo canal

redundante com o protocolo IEC 60870-5-101

–

Intertravamentos de comandos e comunicação com

IEDs, através de protocolo Courier adquirindo dados de reles de proteção Alstom (Linha K)

(48)

Cases UTR Hadron

• SE Blumenau, cliente final ECTE

–

Uma linha de transmissão com um Trafo de 525/230 kV

–

3 módulos de entrada digital, 3 módulos de entrada

analógica, 1 módulo de saída

–

Supervisão de disjuntores, seccionadores, alarmes, etc.

–

Comunicação com Centro de Operação por duplo canal

redundante através do protocolo IEC 6070-5-101

–

Intertravamentos de comandos

–

Comunicação com IEDs através dos protocolos Courier e

Modbus adquirindo dados de relés de proteção Alstom (Linha K).

(49)

Cases UTR Hadron

• SE Ibiuna, cliente final Furnas

–

2 vãos 500 kV com arranjo disjuntor e meio com

reatores shunt para interligação com a SE Bateias

–

2 vãos de auto-trafos 500/345/13,8 kV

–

7 remotas com um total de 1718 entradas digitais, 293

saídas digitais e 172 entradas analógicas

–

Comunicação com o Centro de Supervisão local por

dois canais duplos redundantes com o protocolo IEC 60870-5-101

–

Intertravamentos de comandos e comunicação com

IEDs através dos protocolos Courier e Modbus adquirindo dados de relés de proteção

–

Sincronização através de rede formada por receptor de

(50)

Hidroelétrica de

Fortuna

(51)

Hidroelétrica de Fortuna

• Sincronismo entre UCPs

• Análise detalhada de pontos referentes ao sistema de

alimentação de emergência

• Rejeição de cargas seletiva

• Reaceleração de cargas desligadas por subtensão

• Controle de demanda e fator de potência

• Supervisão do sistema de proteções convencional ou

digitalizado

(52)

Hidroelétrica de Fortuna

• Possibilidade de comunicação entre as remotas

independente do centro de controle

• Controle e supervisão de disjuntores, barras e valores

analógicos (tensão, corrente, potência, energia,...)

dos serviços auxiliares da planta.

• Dados sobre os transformadores elevadores.

• Registro e apresentação gráfica de Trend Histórico de

qualquer valor analógico.

(53)

Benefícios do sistema

• Supervisão e comando a distância.

• Operação da Usina e Subestação executada

diretamente a partir das estações de trabalho.

• Indicação e ação imediata sobre complexos

processos de segurança e controle

• Agilização da manutenção da usina através da

representação gráfica do processo e telediagnóstico

• Aumento da Produtividade de operação de todo

sistema, reduzindo custos e melhorando o nível de

resposta.

• Diminuição do tempo de parada através de detecção

rápida sobre as origens das falhas do sistema

(54)

Arquitetura

Rede Ethernet TCP-IP

Substação hub hub Auxiliares Rede Ethernet Alnet II RISC/MWS1 RISC/MWS2 RISC / BD RISC/OWS1 RISC/OWS2 Win NT Win NT Win NT Modem Gerador 2 IHM 2 Gerador 1 IHM 1 Gerador 3 IHM 3 IHM 5 Win NT

(55)

Usina de

Paraibuna

(56)

Projeto

•

UHE Paraibuna possui duas unidades geradoras com potência total de

86 Mwats

•

Foram utilizadas três Unidades de Aquisição e Controle - UAC's Altus

modelo AL-2003 para a automação. As UAC's 1 e 2 são responsáveis pela automação das Unidades Geradoras 1 e 2 respectivamente e a UAC3 cuida dos Serviços Auxiliares e Subestação Elétrica

•

Cada UAC possui dois Controladores Programáveis , operando como

Controlador Principal e Controlador Retaguarda. As entradas e saídas fundamentais ao processo são conectadas simultaneamente nos dois controladores.

•

Caso ocorra problema no Controlador Principal o Controlador

Retaguarda assume automaticamente o controle do ponto onde o

Controlador Principal parou. Em caso de falha dos dois Controladores a UAC passa automaticamente o controle para modo convencional. O sistema convencional foi mantido a pedido do cliente e é responsável por uma operação semi automática da usina através de reles.

•

As informações do sistema são monitoradas remotamente pelo Posto

(57)

Projeto

•

As UAC's registram eventos digitais com resolução de 1 ms ( SOE ) e

são sincronizadas via GPS. Os comandos são do tipo Check Before Operate ( CBO ). Os sinais analógicos são aquisitados diretamente na UAC com resolução de 16 bits e através de rede Modbus de Unidades Terminais Remotas que aquisitam as informações de campo e Medidores de Grandezas Elétricas . Os módulos da UAC possuem troca a quente possibilitando a troca dos mesmos sem a necessidade de desligamento do Controlador.

•

Entre as funções executadas pelas UAC's destacam-se : Partida e

parada automática das Unidades Geradoras , Controle individual e Conjunto de Potência Ativa, Reativa e Tensão de Barra, seqüência de manobras em disjuntores, revezamento de equipamentos por tempo de operação, seqüência de eventos com resolução de 1 ms.

•

O operação das UAC's é feita através de Interface Homem Máquina

redundante que são computadores industriais executando um

sistema de supervisão especialmente configurado para atender as

(58)

Vantagens

• Vantagens da aplicação

–

Otimização da operação : O operador tem acesso a todas as

informações de forma centralizada via computador , minimizando a necessidade de deslocamentos até os equipamentos

–

Agilização da Manutenção : Em caso de ocorrência de alguma

anormalidade que envolva as Unidades Geradoras e Serviços auxiliares, o sistema memoriza a seqüência de eventos digitais e analógicos envolvidos e permite uma ação mais direcionada da manutenção diminuindo o tempo de parada das Unidades

Geradoras

–

Padronização da operação : Através das Interfaces Homem

Máquina permite maior padronização das operações da usina e registro das ações operacionais para posterior análise

–

Manutenção Preventiva : Todos os principais equipamentos

são acompanhados com relação a tempo de operação ou número de manobras efetuadas avisando a manutenção o momento de parada para manutenção periódica evitando quebras

(59)

(60)

Monitor Monitor

Monitor

Monitor Monitor Monitor Microcomputador

com AL-2420

Microcomputador com AL-2420

Microcomputador

com AL-2420 Impressora Impressora

U T P Cat5

Remota Gerador 1 Remota Gerador 2 Remota Gerador 3 Remota Serviços

Auxiliares Remota Subestação

Fibra Óptica Multimodo 400 mts. Fibra Óptica Multimodo 400 mts. AL-2320 AL-2320

Bastidor FOCOS Bastidor FOCOS Bastidores FOCOS

H U B 3 C O M T P 4

AL-2320

AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2600

AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-2300

AL-2301 AL-2301 AL-2301 AL-2301

AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2300 AL-2300 AL-2301 AL-2301 AL-2301 AL-2300 AL-1305 AL-1397 AL-1397 G P S T R U E T I M E M O D E L O XL-AK-101 AL-1413 AL-1710 AL-1421 AL1413 AL-2301 AL-1413 AL-2301 AL-1413 AL-2301 AL-1413 AL-1397 AL-2301 UTP Cat5 Ethernet TCP/IP 400 mts. M o d e m DT32B/TOP Manutenção RS232 Bridges QK2401 M o d e m DT32B/TOP IEC 870-5-101 M o d e m DT32B/TOP IEC-870-5-101 Splitter MS-6 TL074A-R3 S A L A D E C O M A N D O D A U S I N A S A L A D E C O M A N D O D A SE 230kV S A G E S I S T E M A D E M E D I Ç Ã O , C O N T R O L E E SUPERVISÃO DIGITAL DA USINA DE

FUNIL

AL-1397

Arquitetura

(61)

Demonstração

Prática

(62)