SISTEMA INTEGRADO DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA – UM CASO PRÁTICO

Sumário Apresentação Arquitetura Módulos Componentes do SCADA EMS - Funções Módulo de Auditoria Conclusões

Apresentação O módulo de EMS foi desenvolvido em 1,5 anos e teve sua implementação no COS da CEB, em Brasília, tendo a seguinte arquitetura básica: 2 Servidores de Banco de Dados de Tempo Real (BDTR) em configuração “dual hot-standby”; 1 Servidor de Comunicação (SCOM) interligado a 31 SE’s e 66 Chaves de poste, implementando o controle supervisivo de 23.000 pontos de E/S através de 685 IED’s (Inteligent Electronic Devices); Várias estações clientes de IHM, com até quatro monitores de vídeo em cada estação, para a operação do sistema elétrico (dois desses vídeos são Cubos digitais de retro-projeção de imagens de vídeo com dimensão de 1000 x 750 mm; Várias Estações Cliente-Externo em ambiente Linux (GIS); 2 Estações clientes de IHM conectadas através de rede discada; 1 Módulo de EMS com ambiente Tempo Real e Estudos;

Sumário Apresentação Arquitetura Módulos Componentes do SCADA EMS - Funções Módulo de Auditoria Conclusões

Arquitetura CEB

Arquitetura – Tela de Abertura na CEB

Sumário Apresentação Arquitetura Módulos Componentes do SCADA EMS - Funções Módulo de Auditoria / Treinamento Conclusões

Módulos Componentes do SCADA Arquitetura Cliente x Servidor fundamentada no protocolo proprietário aberto (ActionNET – Berkeley Sockets): Servidor de Comunicação (gateway) Servidor de BDTR Servidor de IHM Servidor de Dados Históricos Servidor Internet Servidor RAS Servidor Dados Estimados (EMS) Módulo de Gestão da Qualidade Módulo de Consultas Módulo de Auditoria

Sumário Apresentação Arquitetura Módulos Componentes do SCADA EMS – Funções Geral Sumário de Funções Integração com SCADA através de Tabelas Funcionalidades EMS em Telas do SCADA Análise de Contingências Módulo de Auditoria / Treinamento Conclusões

Observador/Estimador Análise de Contingências EMS – Geral Conjunto de aplicativos executados em dois ambientes: Tempo real (Modelador de Rede, Observador, Estimador de Estados) Estudos elétricos (Tempo real) + (Fluxo de Potência e Análise de Contingências) Garante a integridade dos medidores, informa pontos críticos do sistema, permite a análise de contingências múltiplas, identifica eventos de interrupção / religamento de cargas devido a manobras a montante; Configurador SCADA Observador/Estimador Análise de Contingências (Fluxo de Potência)

EMS – Sumário de Funções SCADA - leitura do estado dos dispositivos (chaves/disjuntores) e das medidas analógicas dessa rede; Configurador Observador Estimador Usuários, através da IHM do SCADA, a qualquer instante, podem visualizar os valores medidos e/ou estimados; O Modo de Estudo permite que usuários com perfil adequado possam simular contingências (simples e múltiplas) tanto para o instante atual como para uma data anterior, gravada na base de dados histórica;

Configurador e Observador Qualquer alteração de estado de dispositivos provoca a chamada do Configurador de rede que monta a rede elétrica atual (em quantos nós elétricos e ramos a rede é formada). O Observador realiza a análise de observabilidade da rede determinando as ilhas observáveis;

Estimador de Estado O Estimador, a partir das medidas lidas e da topologia da rede estabelecida pelo Configurador fornece o estado estimado (mais provável) do sistema (tensões dos barramentos em módulo e fase), com o qual podem ser calculados todos os demais valores de interesse; Erros grosseiros em medidas, se existirem, podem ser detectados, identificados e as medidas removidas, desde que exista redundância de medidas suficiente;

Modo de Estudos O Modo de Estudos permite que usuários com perfil adequado possam simular contingências (simples e múltiplas) tanto para o instante atual como para uma data anterior, gravada na base de dados histórica;

EMS – Integração Através de Tabelas Para implantar o EMS foram criadas tabelas com dados de cada componente da rede elétrica utilizado: - Circuitos - Linhas - Trafos - Shunts - Barramentos - Medidas - Chaves Essas tabelas contém as características elétricas dos componentes da rede e seu inter-relacionamento.

EMS – Tabelas tem Integridade Referencial Essa tela mostra a integridade referencial entre tabela de parâmetros do BDTR e tabelas de EMS

Sumário Apresentação Arquitetura Módulos Componentes do SCADA EMS – Funções Geral Sumário de Funções Requisitos de Tabelas com Dados da Rede Funcionalidades EMS em Telas do SCADA Análise de Contingências Módulo de Auditoria Conclusões

EMS – Funcionalidades: Medidas Lidas Medida Real Qualidade da medida avaliada pelo Estimador Pode-se ver medidas estimadas ou reais

EMS – Funcionalidades: Medidas Estimadas

EMS – Funcionalidades: Medidas Lidas / Estimadas

EMS – Funcionalidades: Dados dos Componentes Duplo clique ativa janela de EMS como uma rotina normal do SCADA

Sumário Apresentação Spin Resumo do Empreendimento Módulos Componentes do SCADA EMS – Funções Geral Sumário de Funções Tabelas - Dados da Rede e Integridade Referencial Funcionalidades EMS em Telas do SCADA Módulo de Estudos - Análise de Contingências Módulo de Auditoria Conclusões

EMS – Estudos: Unifilar Geral Chama janela de estudos Essa é a tela principal do EMS implantado na CEB. Deve ser observado que ela é uma tela normal, editada usando o editor de telas do SCADA.

EMS – Estudos: Fluxo de Potência Executa fluxo de potência do sistema observável Dez piores contingências Ao selecionar modo estudo é feita a ruptura da conecção com o tempo real. Pode-se fazer um estudo do estado atual ou passado.

EMS – Estudos: 10 Piores Contingências

EMS – Estudos: Preparar Contingência No caso de estudos, além de parâmetros e medidas, surge uma terceira janela de resultados Simular retirada de três linhas Duplo clique ativa janela de EMS

EMS – Estudos: Resultado de Contingência

EMS – Estudos: Caso Passado É possível retornar a qualquer momento passado e fazer 1 estudo

EMS – Estudo de um Caso Passado Quando é executado um estudo, as medidas e estados de todos os objetos de visualização são convertidos para o valor no momento do estudo.

Sumário Apresentação Arquitetura Módulos Componentes do SCADA EMS – Funções Módulo de Auditoria Conclusões

Auditoria Como sub-produto do EMS foi criado o módulo de Auditoria e Treinamento que permite: Retornar o sistema a uma situação passada (data / hora); Definir a velocidade de “play back”; Fazer um “play back” de todos os eventos, alarmes, medidas e ordens de operação, na velocidade definida, como se os eventos estivessem ocorrendo em tempo real. Essa ferramenta permite que se faça auditoria dos procedimentos executados em situação de falha, bem como se treine operadores com situações reais, vivenciadas.

Selecione data / hora passada para “play back” Auditoria Após o OK, o sistema recupera os dados históricos e informa quando concluiu a atualização dos mesmos no ActionView Selecione data / hora passada para “play back”

Auditoria

Auditoria O programa de treinamento está em execução.

Sumário Apresentação Spin Resumo do Empreendimento Módulos Componentes do SCADA EMS – Funções Módulo de Auditoria Conclusões

Conclusões Com a desregulamentação do setor elétrico as concessionárias de energia tem nos módulos de EMS em tempo real e estudo, uma importante ferramenta de conhecimento do estado real do sistema elétrico; O estimador de estados, alimentado em tempo real, valida os estados de equipamentos e medidas elétricas adquiridos do campo, possibilitando a correta tomada de decisões em situações de contingência; Os algoritmos utilizados na implantação aqui descrita estão em sintonia com o que há de mais avançado e são utilizados por grandes empresas internacionais; O EMS implantado na CEB tem 142 nós e 2000 linhas e, durante sua implantação, foram identificadas dezenas de leituras incorretas; O sistema foi implementado de forma genérica, como um módulo adicional do software SCADA