Alcio Somensari, 20 de Agosto de 2015 Evento Automation ... · Arquitetura em comum ... Como...

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August 31, 2015 | Slide 1

800xA O Poder da IntegraçãoAutomação de Processo e Elétricaem um único ambiente de controle

Alcio Somensari, 20 de Agosto de 2015 – Evento Automation & Power World Brasil

MIDAS Library

Tendências globais & desafios

Necessidades das indústrias e como resolvê-las

Por que utilizar a norma IEC 61850?

Oportunidades técnicas com IEC 61850

MIDAS Library

Solução, benefícios e funcionalidades

Referências

Casos reais de projeto com IEC 61850

Conteúdo

Tendências globais & desafiosCompanhias industriais


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Reduzir investimento de bens de capital e gastos operacionais

CAPEX

OPEX

Aumentar a disponiblidade do fornecimento de energia para o

processo

Reduzir tempo de parada

Segurança para as equipes

Remover a equipe de manutenção do risco elétrico

Dispor de um sistema de alto padrão para suporte a eficiência

energética

Sistema com automação de processo e elétrica integrados

CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética

Reduzir fiação e cabeamento

Comunicação via Ethernet (fibra óptica) e

mensagens GOOSE com a norma IEC 61850

Comissionamento mais rápido

Modernização mais fácil com protocolos

digitais

Principais DesafiosComo reduzir investimentos de bens de capital (CAPEX)?


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CAPEXPlanejamento, engenharia,

instalação

CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética



© ABB Group

CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética

Média ~30m Média ~30m

Média ~20m20 fios

/ conexões

5 fios

/ conexões

2 fios

/ conexão

Cubículos de

Média Tensão

Cubículos de

Baixa Tensão

Grande

Volume

AC 800M

IOPLC

S 800



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CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética

PLC Switch

Média ~30m Média ~30m

Fibra Óptica

Switch

AC 800M

Profibus

Média ~5m

Pequeno

Volume

Sem cubículos de IOInterface simples

com automação

Cubículos de

Média Tensão

Cubículos de

Baixa Tensão

ABB

Relion®

IEDs

Engenharia Padronizada

Menos horas para desenvolver um projeto


Filosofia de típicos de IED

Modelos pré-programados que permitem

configuração e testes serem feitos de

forma mais rápida



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CAPEXPlanejamento, engenharia,

instalação

Replicado em 5 IEDs Replicado em 2 IEDs

CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética

61850

Menos custos com peças de reposição,

treinamentos e atualizações

Processo e Elétrica unificados: Sistema 800xA

Arquitetura em comum

Redução de diferentes tecnologias

Controle, supervisão, proteção e medição com

apenas uma norma: IEC 61850

Principais DesafiosComo reduzir gastos operacionais (OPEX)?


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OPEX ≈ $0Operação, manutenção,

atualização

ElétricaProcesso

CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética

Sistema Integrado

Ambiente aprimorado de controle e

monitoramento na sala de controle: Equipes

operacionais reduzidas

Ambiente colaborativo entre automação de

Processo e Elétrica

Reduz tempo de parada

Principais DesafiosComo reduzir gastos operacionais (OPEX)?


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CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética

Equipes

Operacionais Supervisão, controle e

manutenção remota

OPEX ≈ $0Operação, manutenção,

atualização

Como rapidamente manter as subestações

100% disponíveis após uma falha elétrica?

Rápida solução de problemas

Resolvendo problemas remotamente

Mais informação no sistema de automação

Sistemas mais intuitivos

Melhora a tomada de decisões

Principais DesafiosComo aumentar disponibilidade do Sistema Elétrico?


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x

CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética

Conectando subestações

Operação e monitoramento em tempo real na

sala de controle

Solução de problemas de forma remota

Acesso a intertravamentos e proteções no

sistema

Configuração e parametrização remota

Principais DesafiosSegurança para as equipes


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61850

CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança

para as

equipes

Suporte a

eficiência

energética

• Dados de Processo e Elétrica combinados

para um melhor gerenciamento de ativos

• Estratégia integrada para Engenharia,

operação e manutenção

• Benefícios opcionais com o Sistema 800xA

• Suporte a Eficiência Energética

• Produção otimizada

• Consumo energético otimizado

• Gerenciamento de ativos (Asset VistaTM)

• Reduzir custos de manutenção através da

detecção precoce de problemas dos

equipamentos da planta

Principais DesafiosSistema de alto padrão para Eficiência Energética


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CAPEX

OPEX

Fornecimento

de energia ao

processo

Segurança para

as equipes

Suporte a

eficiência

energética

MIDAS Library





MIDAS Library


Referências


Conteúdo


Reconhecida como a norma global de

comunicação em automação de subestações

e sistemas de distribuição de energia

Baseia-se em 3 metas:

Interoperabilidade

Capacidade dos IEDs de diferentes

fabricantes comunicarem entre si

Liberdade de configuração

Liberdade dos fabricantes em definir

métodos e filosofias na programação

interna dos IEDs, contanto que atenda a

interoperabilidade

Estabilidade a longo prazo

Capacidade dos protocolos de

comunicação em permanecerem

atualizados frente a avanços tecnológicos

Introdução


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Por que utilizar a norma IEC 61850?Oportunidades técnicas com IEC 61850


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Integração vertical – MMS

Supervisão e operação da subestação

Listas de Alarmes & Eventos com estampas

de tempo

Arquivos de oscilografia carregados para o

servidor OPC

Integração horizontal – GOOSE

Cartão CI868 (AC800M) como um IED

Aplicações em tempo real: intertravamentos,

comandos de trip

Aplicações de Gerenciamento de Energia:

Descarte de cargas (Load shedding),

Monitoramento de demanda de energia, entre

outros.IEDs de

Proteção e

Controle

61850

MMS

GOOSE

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31 de agosto de 2015 | Slide 17

Estrutura de Dados de IEC 61850Modelo de Dados Hierárquico

Dispositivo Físico (IED)

(Definido como servidor)

Logical device (LD)

Logical Node (LN)

Data Object (DO)

Data Attribute

Data Attribute

Data Attribute

Nomes Padronizados

Nomes Não-padronizados

(Configuração livre)

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Estrutura de Dados de IEC 61850Conceito de Logical Node

Logical Nodes definem todas as funções que um IED pode executar de

acordo com a norma IEC 61850. Cada Logical Node é definido por uma

classe que identifica sua função no dispositivo.

C

Controle

CSWI

CILO

...

P

Proteção

PTOV

PTUV

...

M

Medição

MMXU

MMTR

...

X

Posição

XCBR

XSWI

...

I

Interface

IHMI

ITCI

...

… …

PTUV = Protection Time Under Voltage

(equivalente a proteção ANSI 27)

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Estrutura de Dados de IEC 61850Implementação prática

ctlVal

pulseConfig

stVal

operTm

q

stSeld

Dispositivo Físico (REF615)

Logical Device (IED1)

PTOC (Protection Time Over Current)

RREC (Autorecloser)

CSWI (Switch Controller)

Beh

Health

NamePlt

Loc

OpCntRs

Pos

Mode

REF615

Rede IEC 61850

FechadoIED1.CSWI

Logical Node

.Pos

Data Object

.stVal=

Data

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Estrutura de Dados de IEC 61850Implementação prática

ctlVal

pulseConfig

stVal

operTm

q

stSeld

Dispositivo Físico (REF615)

Logical Device (IED1)

PTOC (Protection Time Over Current)

RREC (Autorecloser)

CSWI (Switch Controller)

Beh

Health

NamePlt

Loc

OpCntRs

Pos

Mode

REF615

Rede IEC 61850

AbertoIED1.CSWI

Logical Node

.Pos

Data Object

.stVal=

Data

Informação é reportada

automaticamente ao servidor e a

outros IEDs na rede IEC 61850

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Estrutura de Dados de IEC 61850Interação entre Logical Nodes - Trip

LN em Nível de Estação

LN em Nível de Cubículo

LN em Nível de Processo

PTOC CSWI… …

TCTR XCBR ……

IHMI… …

LógicoFísico

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Estrutura de Dados de IEC 61850Interação entre Logical Nodes - Trip

LN em Nível de Estação

LN em Nível de Cubículo

LN em Nível de Processo

PTOC CSWI… …

Ocorrência de Trip

1) TCTR envia medição de corrente para PTOC

2) PTOC imediatamente detecta sobrecorrente e envia um sinal de Trip diretamente ao XCBR e ao mesmo tempo reporta para IHMI

3) XCBR reporta o estado de aberto ao CSWI que por sua vez reporta para IHMI

TCTR XCBR ……

IHMI… …

TCTR

LógicoFísico

MIDAS Library





MIDAS Library


Referências


Conteúdo

800xA

MIDAS LibraryDescrição


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MIDAS é uma biblioteca de Sistema

800xA para Integração Elétrica com base

na norma IEC 61850 para plantas

industriais.


monitoramento de subestações


Permite aos operadores resolver

problemas remotamente, de forma

segura, longe das subestações

MIDAS LibraryO que é Integração Elétrica?


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IEC 61850

Vertical

Integration

Horizontal Integration

Process and Power Automation

Operator Workplace

Integração Elétrica significa integrar Automação de Processo e Elétrica no

mesmo sistema de controle da planta

Processo Elétrica

Processo

MIDAS LibraryMIDAS Library no Sistema 800xA


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MIDAS Library está na automação Elétrica em um sistema de controle

integrado com IEC 61850.

Elétrica

MIDAS Library concentra-se nas abordagens

externa e interna:

Abordagem Externa: Rápida solução de

problemas em um sistema mais intuitivo


monitoramento: interface gráfica,

intertravamentos, medições e diagrama de fasores

Ambiente amigável: Mesma aparência gráfica

para Automação de processo e elétrica

Abordagem Interna: Foco em redução dos

riscos no desenvolvimento de software

Configuração flexível para diversos arranjos de

cubículos (por exemplo: entrada, alimentados,

acoplador de barras, etc)

Filosofia de típicos de cubículo, reduzindo os

esforços de desenvolvimento de software para

IEDs ABB ou terceiros

MIDAS Library“Transformando sua subestação em ouro”


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System 800xA

MIDAS Library

Sistemas de Processo e Elétrica IntegradosBenefícios da Integração


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IEC 61850

(Horizontal)IEDs de Proteção

e Controle

Controlador

AC800M

Barramentos de Campo

Servidores do SistemaRedes de Sistema

Estações de Operação comuns para

Automação de Processo e Elétrica

IEC 61850

(Vertical)

IEC 61850

(Horizontal)

IEC 61850

(Vertical)

Automação Elétrica

MIDAS Library

IEDs IEC 61850 (Vertical)

Automação de Processo

Controladores Barramentos de Campo

IEC 61850 (Horizontal)

61850

Automação de Processo Automação Elétrica

Sistemas de Processo e Elétrica IntegradosBenefícios da Integração


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Process Automation Power Automation

IEC 61850

(Horizontal)Protection &

Control IEDs

AC 800M

Controller

Fieldbuses

System ServersSystem Networks

IEC 61850

(Vertical)

61850

IEC 61850

(Horizontal)

IEC 61850

(Vertical)

Power Automation

MIDAS Library

IEDs IEC 61850 (Vertical)

Process Automation

Controllers Fieldbuses

IEC 61850 (Horizontal)

Benefícios da Integração

Redução em

custos de

treinamentos

Automação de

Processo e Elétrica

compartilham a

mesma base de

dados

Gestão de

ativos

(Asset VistaTM)

Suporte à

eficiência

energética

Mesmas

aparências e

funcionalidades

Link para o faceplate

de processo

Motor

Disjuntor

Peças de

reposição

comuns aos dois

sistemas

Automação Elétrica MIDAS Library

IEDs

Automação de Processo Controladores

OPEX CAPEX

CenárioDesafios, Funcionalidades e Benefícios


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Solução de

Problemas

Remotamente

Sistemas

Otimizados

Engenharia

Otimizada


Segurança para a equipes


Cabeamento e fiação reduzidos

Subestações conectadas

Custos de manutenção reduzidos

Eficiência Energética e Gestão de

Ativos

Informação disponível em qualquer

lugar, instantaneamente

Padronização de Tecnologias

1º 2º 3º

Funcionalidades

Desafios

Benefícios

61850

FuncionalidadesBenefício: Rápida Solução de Problemas


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Fácil compreensão de causa/efeito de uma falha

elétrica com acesso à informação de forma remota

“ ”

x

x

TRIP

1st event

ANSI 50

Overcurrent

2nd event

ANSI 50BF

Breaker Failure

3rd event

“Trip”

Lista de alarmes

baseada na

sequência de

eventos

Solução de

Problemas de

Forma Remota

FuncionalidadesBenefício: Rápida Solução de Problemas


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Mesmas informações sobre intertravamentos e proteções localmente ou

remotamente, de forma clara, permitindo rápida solução de problemasLista de alarmes

baseada na

sequência de

eventosIntertravamentos

e proteções em

faceplates

xSolução de

Problemas de

Forma Remota

61850

FuncionalidadesBenefício: Rápida Solução de Problemas e Segurança para as Equipes


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Acesso à

documentação

online

Intertravamentos

e proteções em

faceplates

Lista de alarmes

baseada na

sequência de

eventos

A equipe de manutenção só se desloca à subestação quando

necessário, com as informações apropriadas do problema em mãos

Solução de

Problemas de

Forma Remota

FuncionalidadesBenefício: Rápida Solução de Problemas e Segurança para as Equipes


© ABB Group

Acesso a

arquivos de

registro de

distúrbios

Acesso à

documentação

online

Intertravamentos

e proteções em

faceplates

Não é necessário ir até a subestação para fazer o upload ou

visualizar arquivos, permitindo análises de falha mais rápidas

Lista de alarmes

baseada na

sequência de

eventos

Solução de

Problemas de

Forma Remota

FuncionalidadesBenefícios: Segurança para as equipes


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Acesso a

arquivos de

registro de

distúrbios

Acesso à

documentação

online

Intertravamentos

e proteções em

faceplates

Atalhos para o software de parametrização e configuração de lógicas do IED

com apenas um clique, economizando tempo da equipe de manutenção

Lista de alarmes

baseada na

sequência de

eventos

Parametrização

e configuração

de lógicas do

IED

Solução de

Problemas de

Forma Remota

IEDs de

Controle e

Proteção

LV Switchgear

Drives

Motor starters

Automação de Processo Automação Elétrica

61850

FuncionalidadesBenefício: Menores custos com peças de reposição, treinamentos e atualização


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Otimização de peças de reposição de uma mesma arquitetura

Redução de custos em treinamentos devido ao uso de um sistema comum

Menores custos de atualização pois automação de processo e elétrica utilizam o

mesmo Sistema 800xA

Automação de

Processo e

Elétrica

Unificadas

Sistemas

Otimizados

Mesmo Sistema

800xA

Estação de Operação

em comum

Controladores

compartilhados

FuncionalidadesBenefício: Eficiência Energética e Gerenciamento de Ativos


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Operadores são capazes de relacionar sistemas de automação de

processo e elétrica para otimizar a produção e o consumo energéticoAutomação de

Processo e

Elétrica

Unificadas

Integração da

Informação

Sistemas

Otimizados

FuncionalidadesBenefício: Informação no lugar certo e na hora certa


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Permite ao operador tomada de decisão mais rápida e precisa.

Automação de

Processo e

Elétrica

Unificadas

Sistema mais

intuitivo

Integração da

Informação

Sistemas

Otimizados

Process Automation Automação Elétrica

(Vertical)

(Horizontal)

61850

61850

Fieldbuses

FuncionalidadesBenefício: Cabeamento reduzido e diferentes tecnologias


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Automação de

Processo e

Elétrica

Unificadas

Sistema mais

intuitivo

Controle de

Motores MT com

IEC 61850 via

Automação de

Processo

Integração da

Informação

Dispensa o uso de fiação ou barramentos seriais entre

Sistema de Automação de Processo e Elétrica

61850Comunicação fiada

Sistemas

Otimizados

FuncionalidadesBenefício: Subestações conectadas e cabeamento reduzido


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Protocolos Digitais

(Ethernet)

Engenharia

Otimizada

E-house

E-house

Ethernet

(CAT5 / 6, Fibra Óptica)

MMS

Mensagens entre IED e Servidor

GOOSE

Mensagens entre IEDs

61850

Diagnóstico remoto permite que o time de manutenção se

desloque até a subestação somente quando necessário

Cabeamento reduzido diminui investimento de bens de capital

Sistema 800xA

MIDAS Library

FuncionalidadesBenefício: Comissionamento mais rápido


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Protocolos Digitais

(Ethernet)

Engenharia

Padronizada

Desenvolvimento e comissionamento mais rápidos, reduzindo riscos e

diminuindo tempo de manutenção para projetos de médio a grande porte.

Ferramentas de

Engenharia

arquivo

.SCD

.SCD

file

Típico 01

.SCD

file

Típico 02

.SCD

file.SCD

file.SCD

file

n

Lista de Típicos

IEC 61850Engenharia

Otimizada

MIDAS Library





MIDAS Library


Referências


Conteúdo


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ReferênciasMIDAS Library

Brasil

Canadá

Índia

Casaquistão

Mongólia

Peru

Arábia Saudita

Coreia do Sul

Suécia

Necessidade do Cliente

Integrar Automação de Processo e Automação do Sistema Elétrico com

uma interface comum em um grande sistema

Integração máxima do Sistema de Automação: PIMS, LIMS, Asset

Optimization

Solução ABB

Automação de Processo e Elétrica completamente integrada:

Sistema 800xA

Controladores AC800M para controle de processo e elétrica

Comunicação GOOSE através dos controladores AC800M

Portfolio completo da ABB:

DCS, IEDs, Eletrocentros, Paineis BT e MT, EOW

Benefícios para o Cliente

Base de dados única para todo o sistema de automação

Número reduzido de operadores devido à inteligência do sistema

Economia nos custos de instalação com a padronização da solução

Economia com a redução do tempo de parada da planta

Onde há IEC 61850 instalada?S11D, Minério de Ferro – VALE, Brasil


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Contato

Alcio Somensari

Engenheiro de Projetos e Desenvolvimento

Automação Elétrica – Indústrias de Processo

Divisão Automação de Processos

Av. do Anastácio, 740

City América – São Paulo/SP

Celular 1: +55 11 9 9431 5428

Celular 2: +55 11 9 7361 4399

[email protected]


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mailto:[email protected]

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