Proteção e controle cada vez mais avançados
Schweitzer apresenta solução para automação de usinas hidrelétricas e PCH’s através de sistemas descentralizados
Sistemas que são de vital importância para o desenvolvimento de uma
sociedade, como usinas e pequenas centrais hidrelétricas (PCH’s) espalhadas pelo
país, precisam de proteção, controle, e manutenção constantes. Pensando nisso, a
Schweitzer apresenta uma solução para a automação desse tipo de sistema, baseada
na utilização do Controlador de Automação
em Tempo Real (RTAC) SEL-3530. A diferença entre esta solução e
os sistemas já existentes para automação de usinas hidrelétricas é que ela
propõe uma topologia descentralizada, utilizando os benefícios dos protocolos da
norma IEC 61850.
Cada unidade geradora de energia e serviços auxiliares é controlada por
uma única unidade do SEL-3530, responsável por concentração de dados,
processamento de lógicas e interface com os IED´s (Intelligent Eletronics
Devices) e SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition). A partir dele,
vários outros IED´s compõem a quantidade de entradas e saídas (I/O’s) digitais e
analógicas necessárias para a automação, controle e proteção da referida unidade
de energia. Estes IED’s são, basicamente, os módulos de I/O’s SEL-2411 e
SEL-2440, os relés de proteção SEL-700G para proteção de geradores e SEL-787
para a proteção de transformadores. Para maior segurança, os IED´s aplicados
possuem interfaces Ethernet redundantes funcionando em “Fail Over Mode”.
Significa que na falha do cabo de comunicação ou de um switch Ethernet, a
comunicação é transferida para a outra interface sem degradar o sistema,
garantindo um funcionamento contínuo do mesmo.
Arquitetura de comunicação do sistema de proteção, controle e automação
de uma usina.
A solução prevê os IED´s (processadores de I/O’s e relés de proteção)
ligados em dupla estrela aos switches de comunicação ethernet. Para que haja o
intercâmbio de dados entre o controlador SEL-3530 e os IED´s, a SEL utiliza o
protocolo IEC-61850 GOOSE, que garante disponibilidade e continuidade da
operação. Os demais equipamentos das usinas, tais como reguladores de tensão e
velocidade, carregadores de baterias, sistemas de monitoramento de entreferro e
outros podem ser integrados ao concentrador SEL-3530 via protocolos de mercado
como DNP3 ou Modbus, serial ou ethernet. Todos os equipamentos possuem alarmes
para serem acionados no caso perda de comunicação com o processador SEL-3530 ou
mesmo falhas internas.
A instalação do processador próximo aos equipamentos a serem monitorados
reduz os custos com cabos de comando, controle e sinalização. Dessa forma, a
arquitetura de automação de usinas feita com fibra-ótica permite uma redução nos
custos, já que elimina cablagem metálica na obra. Essa solução ainda proporciona
redução de custos adicionais ao eliminar relés de bloqueio para disparo elétrico
(86E), mecânicos (86M) e hidráulicos (86H), que podem ser substituídos por
programação lógica nos processadores SEL-2440, SEL-2411, e nos relés de
proteção de geradores e transformadores SEL-700G, SEL-787 e SEL-751.
Através do SEL-3530 pode-se executar :
- lógicas e automatismos considerando informações recebidas dos IED´s, distribuidos pela usina, via mensagens IEC61850 GOOSE, processando-as e devolvendo o resultado das lógicas aos próprios IED´s para atuação local;
- gateway e concentrador de comunicação, responsável pelo processamento da base de dados de todos os IED´s;
- envio e recebimento de dados e processamento de controles oriundos do Centro de Operação Local e Remota;
- interface para SCADA em vários protocolos a serem definidos pelo usuário;
- conversão de protocolos;
- programação lógica conforme a norma IEC 61131-3.
Programação com interface gráfica simples e de fácil utilização.
SOE com o SEL – 2440
Dentre os IED´s destaca-se o processador de I/O’s
SEL-2440 - uma unidade
de processamento digital e analógico que possui sequencial de eventos (SOE), com
estampa de tempo de resolução de 1µs e que armazena até 1024 eventos.
SEL - 2440
O processador permite instalação em campo, reduzindo cablagem
convencional, em obras civis, horas de comissionamento e intervenções com
manutenções. Com avançados recursos de integração, possui portas de comunicações
seriais e ethernet (metálicas ou fibra ótica), protocolos Modbus e DNP3, além do
conjunto de protocolos de acordo com a norma IEC 61850 Isso permite a utilização
do SEL-2440 em qualquer solução de controle e automação de usinas e PCH’s. O
equipamento possui 48 entradas digitais e entrada de sinal IRIG-B demodulado
para sincronização de tempo via GPS.
Além de outras funções, o SEL 2440 pode realizar o controle de comportas,
vertedouros, sistemas de lubrificação e demais processos dedicados ao controle
das unidades geradoras e da usina hidrelétrica. Ele pode suportar temperaturas
de operação de até 85°C e a garantia do produto é de 10 anos.
Benefícios da solução SEL para automação de usinas e PCH’s:
- Topologia distribuída em IEC 61850, facilitando expansões mesmo para casos de pequenas quantidades de I/O´s;
- Redução de custos com cablagem convencional, relés de bloqueio e relés auxiliares;
- Arquitetura Fail Over Mode, proporcionando continuidade na comunicação do sistema, mesmo em casos de falhas na rede (cabos e switches);
- Solução multiProtocolo : Interação em IEC 61850 GOOSE e MMS para os IED´s de proteção e controle e via DNP ou Modbus para demais equipamentos, como reguladores, carregadores, medidores e monitores;
- Programação Lógica de acordo com a norma IEC 61131-3 (Ladder, linguagem estruturada, function block).