Automation & Power World 2010 Aplicações de Proteção e … · Controle de disjuntor e de...

ABB Automation & Power World 2010

Aplicações de Proteção e Controleem Subestações de Média Tensão

Automation & Power World 2010


Sumário

� Comunicação Horizontal de Alta Velocidade (IEC 61850 GOOSE)

� Rede de Comunicação de Alta Disponibilidade (IEC 62439)

� Rede de Comunicação Wireless – Automação de Sistemas de Potência

� Gerenciamento de Sistemas de Potência – IEC61850


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeIEC 61850 – GOOSE


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeIEC 61850 - GOOSE

Switch Switch

NCC / DCS

� Baseado no modelo ”publisher/subscriber”, onde qualquer equipamento pode enviar dados e outro qualquer vai usá-lo, se for necessário

� Primeiro o usuário decide na configuração, quais dados são necessários enviar para a rede e quais os IEDs que precisarão usar esses dados

� Missão: Transmissão de Dados em tempo-real – IED para IED em 100ms / 10ms / 3ms

� Usa camada de baixo nível (enlace) em rede Ethernet e identificadores para ser mensagem de prioridade na rede

� GOOSE – compartilhamento de informações, em tempo real, entre equipamentos em uma Subestação


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeIEC 61850 – Capacidade GOOSE

� GOOSE = Generic Object Oriented Substation Event

� Generic = Qualquer dado

� Object Oriented = Dado a partir de um modelo IEC 61850

� Substation = Toda a Subestação “enxerga” esse dado

� Event = Envio baseado na ocorrência de um evento

� GOOSE é usado para enviar dados entre IEDs de uma subestação

� Em principio pode transmitir qualquer tipo de dado de processo entre IEDs

� Tecnologia Ethernet oferece um meio rápido e seguro para a transmissão de dados

� Tipo similar de funcionalidade a ABB possui na plataforma existente LON e que é usada há uma década com sucesso


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeBenefícios

� Escalabilidade e Flexibilidade� Provisão de entradas e saídas virtuais – aumentando o número

de entradas e saídas dos IEDs

� Cria aplicações mais sofisticadas em IEDs mais simples

� As conexões de entradas e saídas podem ser adicionadas, modificadas ou removidas apenas pelo software do equipamento

� Não se tem a necessidade de refazer a fiação

� Performance� Mais rápido que a tradicional fiação entre relés

� Atraso entre emissor e receptor é omitido

� Relé eletromecânico auxiliar no emissor

� Filtro de entrada no receptor

� Segurança adicional� Conexões supervisionadas, possibilidade para proteção da

degradação da funcionalidade


� Case:� Painel UniGear com 10 bays

� Sistema de gerenciamento de carga, bem como interface do sistema de controle

� ~70% dos sinais de BT são entre IEDs

GOOSE para ganhar simplicidade e economia…com a família de produtos Relion®


� Case:� Painel UniGear com 10 bays

� Sistema de gerenciamento de carga, bem como interface do sistema de controle

� ~70% dos sinais de BT são entre IEDs

� Com GOOSE. Grande potencial para:� Simplicidade

� Maior flexibilidade

� Maior escalabilidade

� Melhor custo-benefício

� Maior confiabilidade

GOOSE para ganhar simplicidade e economia…com a família de produtos Relion®


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeGOOSE – Requisitos de Performance

� Os requisitos de tempo de resposta da mensagem GOOSE dependem da aplicação, de acordo com a norma (IEC 61850-5):

� Tipo 1A (disparo - trip)

� Classe P2/3: <3ms (P2/3 = transmissão)

� Class P1: <10ms (P1 = distribuição)

� Tipo 1B (outros)

� Class P2/3: <20ms

� Class P1: <100ms

� Com isso, a sinalização entre relés é mais rápida que a tradicional fiação de comando/controle

� Os novos produtos da ABB, “615 series” e “630 series” respeitam a classe T1A, P1 (<10ms) em todas as condições de operação

� Somente equipamentos projetados em total acordo com a IEC61850 podem cobrir esses requisitos de performance.São os chamados IEDsIEC61850 NATIVOS


IEC 61850 e IEC 62271-3Teste de conformidade no laboratório KEMA

� Não somente os relés são testados para assegurar a conformidade com a IEC 61850, mas a solução incluindoos painéis ABB

� IEC 62271-2, High-voltage switchgear and control gear –Part 3: Digital interfaces based on IEC 61850

� Conforme arranjo acima


IEC 61850 and IEC 62271-3Teste de conformidade no laboratório KEMA

� Destaques confirmados pelo KEMA:


Relion® - Série 615REF615

REF615 é um IED dedicado para proteção de alimentadores e foi projetado para proteção, medição, e supervisão de subestações de energia e Sistemas de potência industriais

� Projetado para aplicações gerais para sobre-carga e proteção falha-terra

� Principal área de aplicação: cabos alimentadores ou linhas aéreas em sistemas solidamente aterrados, com resistência de aterramento, isolado ou em redes compensadas

� Projetada para IEC 61850

� Opcional: Sistema de proteção contra arco interno (3 sensores)


Relion® - Série 615REM615

REM615 é um IED dedicado paraa proteção e controle de motorese foi projetado para proteção, controle, medição e supervisãode motores assíncronos emmanufaturas e indústrias de processo

� Projetado para ser a proteção principal de motores assíncronos e seus dispositivos associados


� REM615 suporta também os protocolos:

� MODBUS, DNP3, IEC 60870-5-103



Relion® - Série 615RED615

RED615 é um IED de controle e proteção diferencial de linha entre doisteminais com as fases segregadas e foiprojetado para Concessionárias e sistemas de portência industriais, inclusive redes de distribuição em anelou malha, com ou sem geração de energia descentralizada

� Unidade para aplicações que necessitam de proteção diferencialabsolutamente seletiva para zonas dedicadas

� Principal área de aplicação: Proteção diferencial entre dois terminais de cabosalimentadores ou linhas aereas

� Algoritmo de proteção com fases segregadas� Comunicação para a proteção usando um link óptico dedicado� Projetado para IEC 61850


Relion® - Série 615RET615

RET615 é um IED de proteção e controle dedicado a transformadores de potência, inclusive blocos gerador-trasnformador de potência emConcessionárias e Sistemas de Distribuição de Potência

� Projetado para aplicações de transformadores que necessitam de proteção diferencial estabilizada

� Principal área de aplicação: Transformadores de dois enrolamentos em redes de distribuição de potência


� RET615 suporta também os protocolos:

� MODBUS, DNP3, IEC 60870-5-103



Relion® - Série 615REU615

REU615 é um IED de proteçãoe controle dedicado a aplicações de controle de tap em transformadores de potência e descarte de cargasem Concessionárias e Sistemas de Distribuição de Potência


� REU615 suporta também os protocolos:

� MODBUS, DNP3, IEC 60870-5-103

� Proteção de tensão e frequência

� Regulador automático de tensão

� Opcional: Módulo RTD/mA


ABB Automation & Power World 2010© ABB Group September 15, 2010 | Slide 18

Relion® - Série 630REF630

� Alimentadores ou linha aéreas em sistemassolidamente aterrados, aterrados porresistência, neutro isolado ou redescompensadas

� Alimentadores de entrada, bus ties e alimentadores de saída

� Controle local de dispositivos primários

� Projetado para IEC61850

� Funcionalidades e hardware escaláveis paracompleto gerenciamento dos alimentadores

� Exemplos de Aplicação:

� Alimentadores em anel

� Linhas aéreas/mistas radiais

� Alimentadores em malha

� Seccionador de Barras


Relion® - Série 630REM630

� Proteção, controle, medição e supervisão de motores assincronos de média e grandepotência em aplicações industriais em MT

� Controle de disjuntor e de médios e grandesmotores de indução em MT (50 Hz ou 60 Hz)



� Proteção de motores de indução compotência >0.5 MW

� Proteção para drives em aplicaçõesindustriais:

� Exaustores e ventiladores

� Prensas

� Esteiras

� Bombas

� Moinhos


Relion® - Série 630RET630

� Proteção e controle, medição e supervisão no ladode AT/BT de transformadores de 2 enrolamentos, unidades transformadoras e blocos gerador-transformador

� Proteção de Transformador:

� Assegura a operação normal do transformador

� Previne o envelhecimento acelerado do transformador

� Previne danos severos e irrevogáveis nosnúcleos do transformador



� Transformadores de potência em geração

� Transformadores de potência em substaçõesabertas de AT/MT

� Transformadores de potência em plantasindustriais

� Transformadores de distribuição de AT/MT

� Transformadores de distribuição tipo seco


Relion® - RBX615Relé incorporado ao disjuntor eVD4

� Solução compacta integrando medição, proteção, controle, interrupção e comunicação

� Painel simplificado com sensores� Ampla gama de bobinas de Rogowski

� Painel simplificado com proteção e controle integrados no disjuntor

� Painel simplificado com IEC 61850, GOOSE

� Resultando em� Fácil rastreabilidade da falta� Menor tempo de montagem e manutenção� Menor estoque de peças� Menor tempo de Engenharia� Menor tempo de Comissionamento


Relion® - RBX615Características

� Biblioteca completa de funções de proteção baseada na “Relion® 615 series”

� 3 aplicações para alimentador e 2 para motor

� Funções de controle totalmenteconfiguráveis

� IEC 61850 com GOOSE


eVD4Integração extensiva

� VD4 padrão� Equipamento “on-board” (IED)� Comunicação aprimorada com plug de 58 pinos� Sensor com tensão e corrente combinados


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeProteção de barra – GOOSE com REF615

X

X

PHLPTOC-start

Quem se interessa?

block-PHIPTOC

Opa! Eu me interesso!Vou bloquear o estágioinst. de sobrecorrente

IEC 61850-8-1

<10msTempo do GOOSE (Classe 1)

5msAtraso por bloqueio do estágio instantâneo –proteção de sobrecorrente

~75msTOTAL

20msTempo de partidaproteção sobrecorrente

40msMargem de segurança, p.e., atraso na operaçãopor saturação do TC.

Ajuste de tempo na proteção inst. de sobrecorrente

(aproximação com REF615 GOOSE)

� Proteção de barra rápida e seletiva com as mensagensGOOSE.


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeProteção contra Falha de Disjuntor

IED B

IED A

IED C

Opera Proteção contra

Falha de Disjuntor

MensagemGOOSE

� Na detecção de falta no alimentador de saída, IED B envia comando de trip para o disjuntor “B” e inicia a Proteção contra Falhade Disjuntor

� Disjuntor “B” falha na abertura

� A Proteção contra Falha de Disjuntor do IED B envia um comando de trip para o IED A usando uma mensagem GOOSE

� O uso da comunicação por GOOSE eliminaa necessidade de cabeamento dedicado

� A Proteção contra Falha de Disjuntor podeser adicionada depois sem renovação de cablagem e com o mínimo de perturbaçõespara o processo


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeProteção contra Arco e GOOSE com REF615

1.

2.

3.

1.

2.

3.

Relé B

Relé A

Mensagem GOOSE

� Ambos os relés A (alimentador de entrada) e relé B (alimentador de saída) estão equipados com 3 lentes sensoras de arco

� Relé B detecta um arco no barramento, via sensor 1 e envia uma mensagem GOOSE correspondente ao Relé A

� Cabos convencionais: <37ms

� Com GOOSE: <23ms

� Depois de receber a mensagem GOOSE, o Relé A verifica o nível de corrente e envia o comando de disparo para o Disjuntor A

� -> A comunicação GOOSE possibilita rápidos e amplos esquemas de supervisão e proteção contra arcos em Subestações


Comunicação Horizontal de Alta VelocidadeIntegração do sistema

Uma solução da automação da distribuição baseada em fieldbus de alta velocidade(IEC 61850, GOOSE) no nível de processo para substituição de conexões via cabos

eVD4 eVD4

PCM600ITT600

PCM600

IEC 61850


Rede de Comunicação de Alta DisponibilidadeIEC 62439


IEC 61850Redundância

� IEC 61850 Ed.1� Redundância na rede Ethernet não é contemplada da edição 1

� As arquiteturas de redundância em rede Ethernet existentes nãoseguem uma norma reconhecida, são soluções proprietárias

� Não há garantia de interoperabilidade do sistema

� Não há auto-supervisão da rede e cheque de comunicação do relé

� Outras técnicas como switch interno ou Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) podem resultar em perda de dados


IEC 61850Normatização de redundância em rede Ethernet

� Normatização Internacional� SC65C trabalhando em IEC 62439 para redes de automação de alta

disponibilidade utilizando redes paralelas redundantes� Parallel Redundancy Protocol (PRP)

� IEC TC 57 WG10 (IEC 61850) – força-tarefa em redundância� Definidos requisitos para redundância – não é uma solução

� IEC 62439 foi adotada

� Força-tarefa desenvolveu uma arquitetura redundante em anel de baixo custo– High availability Seamless Ring (HSR)

� Feedback na 62439-3, a qual padronizou PRP e HSR

� Status� IEC 62439-3 (PRP and HSR) First Draft International Standard (FDIS)

� IEC 61850 Ed. 2 inclui a arquitetura conforme IEC 62439-3


Rede redundante com IEC 62439-3 PRP

• Rede Ethernet redundante de alta disponibilidade baseada em redes duplicadas• Não há perda de dados• Tamanho do sistema “ilimitado”

workstation1

loggerprinter

COM

NCC

DANP

DANP

SAN

duplex bay

COM

NCC

legacy

legacy

duplex bay

back-up workstation2

Gateway legacy

SAN

non-redundant bay

DANPgateway

DANPgateway

switch A1

switch B1

SAN


Rede redundante com IEC 62439-3 HSR

end node

end node

end node

end node

end node

end node

end node

sender

receiver

„A“-frame „B“-frame

switch

RedBox

singly attached nodes

interlink

• Arquitetura redundante de rede Ethernet de baixo custo• Sem switches Ethernet• Não há perda de dados• Tamanho do sistema limitado


IEC 61850 redundantePlanos da ABB

� ABB irá modificar a linha de soluções mais intensamente somenteapós a publicação da IEC 61850 Ed.2

� Soluções oferecidas pela ABB hoje para distribuição e indústrias:� Anel de redundância de backbone� Série 615 possui a possibilidade de até 3 portas em RSTP:

� 1xLC + 2xRJ-45� 3xRJ-45


Rede de Comunicação WirelessAutomação de Sistemas de Potência


Rede de Comunicação para Sistemas de PotênciaPassado

� Proteção era a única preocupação

� Medidores analógicos

� Relés de Proteção Eletromecânicos

� Monitoramento por painel sinóptico


Rede de Comunicação para Sistemas de PotênciaPresente e Futuro


Rede de Comunicação WirelessAspectos Gerais

� Tecnologia bem difundida

� Boa confiabilidade e disponibilidade

� Velocidade dependente do ambiente

� Amplamente usada em diferentes aplicações

� Diversos tipos de sistemas normatizados


Rede de Comunicação WirelessTipos de sistema

� Sistemas antigos

� Microondas

� Satélite

� Rádios Spread Spectrum

� Sistemas atuais

� WiFi – IEEE 802.11

� Bluetooth – IEEE 802.15.1

� Zigbee – IEEE 802.15.4

� WiMax – IEEE 802.16

� Celular

� GSM

� GPRS


Rede de Comunicação WirelessVantagens e Riscos

� Vantagens

� Em geral, menor custo de instalação

� Rápida instalação

� Fácil manutenção

� Mobilidade

� Riscos

� Segurança (hackers, virus, etc.)

� Baixa confiabilidade em ambientes com muito ruído

� Invasão de dados

� Comandos de controle não autorizados

� Limites geográficos


Rede de Comunicação WirelessUtilização para Smart Grid


Soluções Wireless para Smart GridComunicação – Campo / Centro Controle


Soluções Wireless para Samrt GridGridSync™ Sensor Wireless de Tensão e Corrente

Informação

� Demanda

� Qualidade de Energia (medição de harmônicode tensão e corrente por fase)

� Energia Real e Reativa

� Distorção harmônica de tensão e corrente(THD)

� Afundamento de tensão

� Corrente, tensão Potência, VA, VAR e FP

� Até 0,15% de precisão em corrente e 0,3% emtensão

� Fornece tensão de controle de 120VAC


Soluções Wireless para Samrt GridGridSync™ Sensor Wireless de Tensão e Corrente

Unidade Remota RTU – BL A1884

� 768 KB de memória

� Classe de precisão ANSI C12.20 0.2

� Protoclos DNP 3.0 e Modbus

� Grava 8 canais de informação

Unidade Remota RTU – BL PM174� 1 MB de memória� Captura detalhada da forma de onda e

transiente� Classe de precisão 0.2� Protocolos DNP 3.0 e Modbus� Medição de harmônicas até a 63°, em

amplitude e fase


Gerenciamento de Sistemas de PotênciaIEC 61850


Gerenciamento de Sistemas de PotênciaCaracterísticas

� Supervisão e Controle

� Conectividade IEC61850

� Solução compacta e flexível

� Fácil de programar e operar

� Subestações de pequeno/médio porte

� Ideal para SE de Distribuição de Energia e Sistemas de Potência Industriais


Gerenciamento de Sistemas de PotênciaCOM600

A Estação de Automação COM600 da ABB é um dispositivo “all-in-one” que integra gateway de comunicação, plataforma de automação e interface de usuário para soluções em concessionárias e na indústria.


Gerenciamento de Sistemas de PotênciaCOM600

� Plataforma de implementação flexível

� Funções de servidor web

� IHM disponível em qualquer navegador de internet

� Engenharia fácil e eficiente

� Facilmente integrável em sistemas com interface OPC

� Adequado para condições severas de ambiente

� Hardware sem partes móveis


Gerenciamento de Sistemas de PotênciaExemplos de Arquitetura


Gerenciamento de Sistemas de PotênciaInterface de usuário


Gerenciamento de Sistemas de PotênciaArquitetura Automation & Power World 2010

Barramento IEC61850

Unigear ZS1 com IEDs Relion® eVD4

Automation & Power World 2010 Aplicações de Proteção e … · Controle de disjuntor e de...

Documents

Transcript of Automation & Power World 2010 Aplicações de Proteção e … · Controle de disjuntor e de...