ferroviário brasileiro

CARLOS ALBERTO DE SOUSA

PROPOSTA DE INTEGRAO DO SISTEMA DE AUTOMAO DE SUBESTAES RETIFICADORAS DO SISTEMA METR-

FERROVIRIO BRASILEIRO

So Paulo -2010-

1




Dissertao apresentada Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para obteno de ttulo de Mestre em Engenharia.

So Paulo -2010-

2

FICHA CATALOGRFICA

Sousa, Carlos Alberto de

Proposta de integrao do sistema de automao de subes- taces retificadoras do sistema metr-ferrovirio brasileiro / C.A. de Sousa. ed. Rev. -- So Paulo, 2010.

125 p.

Dissertao (Mestrado) - Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Departamento de Engenharia de Energia e Auto-mao Eltricas.

1. Subestaes eltricas (Automao) I. Universidade So Paulo. Escola Politcnica. Departamento de Engenharia de Energia e Automao Eltricas II. t.

Este exemplar foi revisado alterado em relao verso original, sob responsabilidade nica do autor e com anuncia de seu orientador. So Paulo, 18 de maio de 2010 ______________________________________ Assinatura do Autor

______________________________________ Assinatura do Orientador

3




Dissertao apresentada Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para obteno de ttulo de Mestre em Engenharia.

rea de Concentrao: Engenharia de Automao Orientador: Prof. Dr. Sergio Luiz Pereira

So Paulo -2010-

4

Dedico este trabalho a meus pais, cujo exemplo de vida me deu foras para alcanar

as metas traadas. Dedico, igualmente, a minha esposa e filha, pelo apoio e

inspirao.

5

AGRADECIMENTOS

Ao meu orientador, Prof. Dr. Sergio Luiz Pereira, que, desde o nosso primeiro

encontro, apoiou minhas ideias sobre a realizao deste trabalho e o acompanhou

at o seu trmino.

Aos amigos da CPTM e Alston, pela ajuda na etapa de levantamento dos dados.

Aos meus companheiros de trabalho no METR, que me auxiliaram durante o

transcorrer deste estudo.

Aos meus pais, Raimundo e Maria Luiza, que me deixaram seguir o caminho

escolhido e apoiaram minhas decises.

Aos colaboradores annimos, cujo esforo permitiu o encontro de resultados.

A minha esposa Ana Karina e a minha filha Paola, que souberam me ajudar a

terminar mais esta fase de aprendizado.

Ao PEA Departamento de Engenharia de Energia e Automao Eltrica da EPUSP

Escola Politcnica da Universidade de So Paulo por ter me aceitado no seu

programa de ps-graduao.

6

RESUMO

Esta dissertao apresenta uma proposta de integrao sistmica da automao das

subestaes retificadoras do sistema metr-ferrovirio brasileiro. Esta dissertao

tambm apresenta os ganhos de confiabilidade que podem ser obtidos, caso a

mesma seja implementada, e a priorizao da eficincia de operao do sistema em

questo. A motivao deste trabalho deve-se necessidade de atender

perspectiva de aumento de demanda de energia eltrica nos processos de expanso

e modernizao deste sistema, amplamente usado pela populao brasileira. A partir

do estudo e anlise do atual sistema de automao existente nas subestaes do

sistema metr-ferrovirio brasileiro, da arquitetura de hardware e software, foi

possvel investigar como a integrao dos dados pertencentes aos sistemas de

controle da subestao e do Centro de Controle Operacional CCO - pode permitir

o aumento da confiabilidade e da flexibilidade de operao. Para quantificar estes

ganhos de confiabilidade apresentado o desenvolvimento do modelo de

confiabilidade de Markov aplicado ao sistema de automao de subestaes

retificadoras. A metodologia utilizada procedeu ao levantamento e anlise das

ocorrncias abertas nos anos de 2006, 2007 e 2008 nas subestaes retificadoras

do metr de So Paulo, calculando o seu MTBF (Mean Time Between Failures). O

estudo conclui que o ganho de confiabilidade significativo no que se refere

melhoria do transporte pblico com a aplicao da integrao da automao das

subestaes retificadoras.

Palavras-chave: Automao. Integrao da automao de sistemas. Subestao

retificadora. Trao. Proteo do sistema de trao.

7

ABSTRACT

This dissertation there presents a proposal for the integrated automation of the

Brazilian subway system rectifier substations, supported on the gains of reliability

which may be obtained in case it is implemented, and in the improvement of the

efficiency of operation of the system open to question. The inquiry was supporting in

the necessity of paying attention to the perspective of increase of demand of electric

energy in the processes of expansion and modernization of this system, widely used

by the Brazilian population. From the study and analysis of the current system of

existent automation in the substations of the system Brazilian subway, of the

architecture of hardware and software, was possible to investigate like the integration

of the pertaining data to the systems of control of the substation and of the Centre of

Operational Control CCO can allow the increase of the reliability and of the

flexibility of operation. To quantify these profits of reliability there is presented the

development of the model of reliability of Markov devoted to the system of

automation of rectifying substations. The used methodology proceeded to the lifting

and analysis of the incidents when they were opened in the years of 2006, 2007 and

2008 in the rectifier substations of the subway of Sao Paulo, calculating the MTBF

(Mean Time Between Failures). The study ends that the profit of reliability is

significant in what it refers to the improvement of public transport with the application

of the integration of the automation of the rectifying substations.

Keywords: Automation. Integrated automation system. Rectifier substations. Traction

substation. System protection traction.

8

LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Diagrama de blocos do sistema eltrico do METR-SP...........................19

Figura 2 - Diagrama unifilar de uma SEP..................................................................23

Figura 3 - Conexes de via simples - a) Dupla estrela b) Hexafsica em estrela

(Pires, 2006).............................................................................................25

Figura 4 - Conexes de via dupla - a) Ponte de Gratz simples b) Ponte de Gratz

dupla.........................................................................................................26

Figura 5 - Exemplo de deteco por I e t ................................................................34

Figura 6 - Exemplo de deteco por I e t ................................................................37

Figura 7 - Correntes de trao e curtos- circuitos .....................................................38

Figura 8 - Estados do sistema de distribuio de energia eltrica ............................40

Figura 9 - Integrao do SSC....................................................................................42

Figura 10 - Configurao do SSC em Salas de Controle ..........................................45

Figura 11 - Ilustrao do Centro de Controle Operacional (CCO).............................48

Figura 12 - Arquitetura de hardware do SCC ............................................................50

Figura 13 - Viso Geral das UTRs da Linha 5...........................................................57

Figura 14 - Subsistemas de Interfaces com o SCC...................................................58

Figura 15 - Funes do SCC.....................................................................................62

Figura 16 - Interao entre Servios do SCC............................................................63

Figura 17 - Fluxo de dados de operao do subsistema de controle eltrico ...........65

Figura 18 - Interligao dos mdulos de dados com o ncleo SCADA.....................70

Figura 19 - Hierarquia de automao tpica de um sistema de alimentao eltrico

metr-ferrovirio .......................................................................................76

Figura 20 - Diagrama unifilar geral da subestao retificadora do sistema metrovirio

.................................................................................................................80

Figura 21 - Arquitetura de hardware do sistema de automao da SER ..................81

Figura 22 - Fotografia do rel digital SEPCO-NG......................................................82

Figura 23 - Ligao do rel multifuno SEPCO-NG na SER...................................84

Figura 24 - Figura de uma IHM utilizada no sistema metr-ferrovirio......................85

Figura 25 - Exemplo de telas da IHM aplicadas em subestaes retificadoras.........86

Figura 26 - Tela do software do rel de proteo modelo SEPCO............................88

Figura 27 - Fotografia do rel digital SEPCO-PRO ...................................................88

9

Figura 28 - Fotografia da proteo do Feeder utilizando rel de proteo esttico...89

Figura 29 - Fotografia da proteo de um feeder aps modernizao......................89

Figura 30- Implementao do ambiente cliente/servidor...........................................92

Figura 31 - Proposta de integrao dos dados..........................................................93

Figura 32 - Fluxograma do algoritmo para anlise das atuaes da proteo digital

Di/Dt. ........................................................................................................96

Figura 33 - Fluxograma do algoritmo para anlise das restries no sistema de

trao .......................................................................................................98

Figura 34 - Diagrama em blocos- relao entre sistema e funo principal em uma

SER........................................................................................................100

Figura 35 - Inter-relacionamento dos elementos de RAMS.....................................101

Figura 36 - Efeitos das falhas em um sistema metr-ferrovirio .............................102

Figura 37 - Modelo de Confiabilidade de uma subestao retificadora, utilizando a

Tcnica de Manuteno com Base das Condies de Uso. ..................105

Figura 38 - Diagrama simplificado de confiabilidade de uma subestao retificadora

metr-ferroviria. ....................................................................................110

Figura 39 - Diagnsticos das ocorrncias nas SERs 2006 2008 Metr SP......112

Figura 40 - Grfico dos diagnsticos das ocorrncias nas SERs com a integrao

da automao.........................................................................................113

Figura 41 - Grfico tempo de interferncias das ocorrncias nas SERs em 2008 ..114

10

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Nveis de tenso para os diversos sistemas de alimentao ....................21

Tabela 2: Histrio do desenvolvimento da atividade DDL .........................................29

Tabela 3: Sistemas das estaes mestre e satlite ..................................................44

Tabela 4: Sistema do PCP ........................................................................................45

Tabela 5: Categoria de falhas .................................................................................103

Tabela 6: Transies para o Modelo Confiabilidade da Subestao Retificadora...105

Tabela 7: Falhas e MTBF das SER's do sistema metrovirio de So Paulo- anos

2006, 2007 e 2008..................................................................................108

Tabela 9: Disponibilidade dos componentes de uma SER......................................109

Tabela 10: Resultados da simulao do modelo de Markov ...................................110

Tabela 11: Comparao dos dados: sistema atual com a proposta de integrao .115

11

LISTA DE ABREVIATURAS

CCO Centro de Controle Operacional

CFTV Circuito Fechado de TV

CIM Centro de Informaes da Manuteno

CPTM Companhia Paulista de Trens Metropolitanos

CSI Carto Canal Serial Inteligente (ALSTOM)

DDL Detectores de defeito de linha

ESD Carto de Entrada/Sada Digital FMECA Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis;

FTA Faut Tree Analysis;

GPS Sistema de Posicionamento Global

IHM Interface Homem-Mquina

MBDTR Mdulo de Banco de Dados Tempo Real

MBDH Mdulo de Banco de Dados Histricos

NDs Nveis de desempenho

PCP Posto de Controle do Ptio

RAMS Reability, Availability, Maintainability and Safety

SCADA Sistema de Superviso, Controle e Aquisio de Dados

SCAP Sistema de Controle de Arrecadao e de Passageiros

SCC Subsistema de Controle Centralizado

SCL Subsistema de Controle Local

SCT Sistema de Controle de Trfego

SEA Subestao auxiliar

SEP Subestao Primria

SER Subestao Retificadora

SSC Sistema de Superviso e Controle

STD Sistema de Transmisso de Dados

STFDV Sistema de Transmisso de Fonia, Dados e Vdeo

STO Sistema de Transmisso ptica

UR Unidade Remota

UTR Unidade Terminal Remota

TAS Transferncia automtica de setores

12

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

1 INTRODUO.......................................................................................................14

1.1 OBJETIVOS .............................................................................................................15

1.2 METODOLOGIA.......................................................................................................15

1.3 APRESENTAO....................................................................................................16

2 CARACTERSTICAS TCNICAS E OPERACIONAIS METR-FERROVIRIO. .18

2.1 ALIMENTAO ELTRICA DE SISTEMA METR-FERROVIRIO. .....................20

2.1.1 Tipo de corrente de alimentao......................................................................................21

2.1.2 Nvel de tenso ................................................................................................................21

2.2 DESCRIO DAS SUBESTAES PRIMRIAS (SEP) ........................................22

2.3 DESCRIO DAS SUBESTAES AUXILIARES (SEA) ......................................24

2.3 DESCRIO DAS SUBESTAES RETIFICADORAS (SER)...............................24

2.3.1 Subestaes retificadoras do metr de So Paulo ...........................................................27

2.4 REDE DE TRAO ELTRICA...............................................................................27

2.5 PROTEO DO SISTEMA DE TRAO ................................................................28

2.5.1 Caractersticas da proteo das redes de trao eltrica ..................................................31

2.5.2 Funcionamento do DDL - Detector de defeito de linha .................................................35

2.6 OPERAO DO SISTEMA DE ALIMENTAO ELTRICA..................................38

3 DESCRIO DA AUTOMAO ATUAL DO SISTEMA METROVIRIO.............41

3.1 DESCRIO GERAL DO SSC...............................................................................41

3.1.1 Viso Geral do Sistema ...................................................................................................41

3.1.2 Controle Integrado de Servios .......................................................................................46

3.2 - DESCRIO GERAL DO SCC..............................................................................46

3.3 ARQUITETURA DO SCC.........................................................................................48

3.3.1 Postos de Controle...........................................................................................................51

3.3.2 Servidores ........................................................................................................................52

3.3.3 Interfaces .........................................................................................................................53

3.3.4 Painis Sinpticos............................................................................................................54

3.3.5 Descrio das Redes Locais do SCC...............................................................................54

3.3.6 Arquitetura da UTR.........................................................................................................55

3.3.7 Subsistemas que fazem Interfaces com o SCC................................................................57

13

3.4 DESCRIO FUNCIONAL DO SCC .......................................................................59

3.4.1 Modos Central e Local de Operao ...............................................................................59

3.4.2 Modos de Controle Automtico e Manual ......................................................................60

3.4.3 Apresentao das Funes do SCC .................................................................................61

3.5 - SUBSISTEMA DE CONTROLE DA ALIMENTAO ELTRICA.........................63

3.5.1 Comando Direto de Dispositivos.....................................................................................66

3.5.2 Sequncias Automticas Pr-Programadas .....................................................................67

3.5.3 Descrio de Software .....................................................................................................68

4 PROPOSTA DE INTEGRAO DA AUTOMAO DAS SERS .........................75

4.1 SISTEMA DE AUTOMAO DE SUBESTAES RETIFICADORAS ...................75

4.2 CARACTERSTICAS DA INTEGRAO DA AUTOMAO DAS SERS..............78

4.2 ARQUITETURAS DE HARDWARE DA AUTOMAO E CONTROLE DA SER....78

4.2.1 Rels Multifuno ...........................................................................................................81

4.2.2 Rede de Comando e Aquisio de Dados........................................................................90

4.2.3 Sistema de superviso......................................................................................................91

4.3 ARQUITETURAS DE SOFTWARE DA AUTOMAO E CONTROLE DA SER.....91

4.4 NOVAS FUNES INCORPORADAS NA PROPOSTA DE INTEGRAO DA SER ..93

4.4.1 Parametrizao dos rels de proteo digital...................................................................93

4.4.2 Sincronismo dos rels digitais .........................................................................................94

4.5 PROPOSTA DO ALGORITMO DE CONTROLE DA AUTOMAO DA SER.........94

5.1 PRINCIPAIS SISTEMAS DAS SUBESTAES RETIFICADORAS .......................99

5.2 RAMS NO DOMNIO METR-FERROVIRIO ......................................................100

5.3 - CLASSIFICAO DAS FALHAS DA SUBESTAO RETIFICADORA ............102

5.4 ESTUDO PARA OBTENO DO MODELO DE CONFIABILIDADE DAS SERs 104

5.6 CLCULO DA CONFIABILIDADE E DISPONIBILIDADE DAS SERS.................107

14

1 INTRODUO

Atualmente, no Brasil, existem 15 sistemas metr-ferrovirios de transporte urbano,

muitos deles com necessidades de expanso ou modernizao. Alguns j contam

com projetos neste sentido, nos quais um fator a ser considerado a necessidade

de diminuio dos intervalos entre os trens que circulam no sistema. Dado que

quase a totalidade dos sistemas metrovirios emprega trao eltrica e apenas

alguns poucos sistemas ferrovirios empregam trao a diesel, certo afirmar que,

qualquer ampliao ou mesmo modernizao no sentido apontado, incorrer no

aumento de demanda de energia eltrica para oper-los, implicando na necessidade

de melhorar a gesto dos recursos do sistema de alimentao eltrica.

Assim sendo, o estudo sobre integrao de sistema de automao em subestaes

retificadoras do sistema metr-ferrovirio torna-se uma necessidade para minimizar

os efeitos decorrentes do aumento da demanda de energia.

A integrao da automao entre diferentes sistemas permite:

A utilizao racional de recursos;

Tornar as atividades de operao e manuteno mais seguras e confiveis;

Agilizar as atividades de operao e manuteno.

A partir de uma viso integrada de diversos aspectos, tais como:

Superviso e controle de subestaes;

Administrao da demanda de energia eltrica;

Controle do trfego de trens.

Neste sentido, o estudo em questo tambm contribui para aumentar o ndice de

confiabilidade operacional do sistema de alimentao eltrica.

Este trabalho de pesquisa procura apresentar uma abordagem cientfica sobre o

assunto, voltada para o planejamento estratgico e operacional das empresas do

sistema metr-ferrovirio.

15

1.1 OBJETIVOS

Discutir a estrutura e as funes do sistema de automao integrado das

subestaes retificadoras, utilizados atualmente nas linhas do sistema metr-

ferrovirio brasileiro.

Apresentar uma proposta de integrao da automao das subestaes

retificadoras do sistema metr-ferrovirio integrado com a operao do

sistema, para aumentar sua confiabilidade e flexibilidade.

1.2 METODOLOGIA

O sistema metro-ferrovirio da cidade de So Paulo possui diversas linhas, onde

cada uma delas foi construda em diferentes perodos da histria metropolitana.

Assim, cada uma possui diferentes caractersticas operacionais e tcnicas.

Entretanto atualmente, as caractersticas da linha metroviria denominada como

linha 3 vermelha (Itaquera Barra Funda) apresenta os melhores ndices de

confiabilidade do sistema metrovirio de So Paulo. Portanto,este trabalho de

pesquisa emprega as caractersticas especificado em projeto e os dados histricos

da linha 3 como base para o seu desenvolvimento.

Devido ao fato de a ocorrncia de eventos na subestao retificadora interferirem em

outros sistemas, optou-se, tambm, por uma abordagem sistmica do processo e,

portanto, no foram estudadas apenas as subestaes retificadoras. Foram

estudados, tambm, os sistemas e processos do Centro de Controle Operacional

(CCO), a operao de trens, os equipamentos fixos da estao e os processos de

manuteno.

Os testes por simulao necessrios foram feitos por amostragem, extrapolando-se

a mdia dos resultados para todo o sistema. Nos testes foram considerados que os

16

valores de corrente, tenso, consumo e potncia de todas as subestaes

retificadoras so idnticos aos valores de uma nica subestao.

Para anlise do contexto de operao comercial, a distribuio dos NDs (Nveis de

desempenho) ao longo do dia, tempos de percurso, tempos de parada, etc, foi

utilizada a amostragem de um dia tpico de operao, considerando no haver

profundas diferenas com as mdias mensais ou anuais.

Para o desenvolvimento do trabalho foram analisadas as ocorrncias abertas nos

anos de 2006, 2007 e 2008 nas subestaes retificadoras do metr de So Paulo. A

metodologia adotada foi levantar as ocorrncias por linha, calculando o MTBF das

subestaes retificadoras, levando em considerao apenas as ocorrncias

classificadas como falhas.

Pelas dificuldades tcnicas envolvidas em testes no sistema de alimentao eltrica

dos trens, foram usados os valores que foram encontrados no perodo dos testes de

aceitao do sistema e em trabalhos de tese sobre o assunto. Estas consideraes

so possveis pelo fato de que o desempenho das subestaes retificadoras, exigido

nas especificaes tcnicas e confirmado nos testes de aceitao, deve ser idntico

em condies de operao normal. Desta forma, apesar de o consumo de energia

atual das subestaes retificadoras ser maior que no perodo de aceitao, os

resultados obtidos so muito prximos dos valores para condies atuais.

1.3 APRESENTAO

Esta dissertao discorre, de uma forma geral, sobre a necessidade de uma melhor

gesto dos sistemas de energia, abordando aspectos como: os gargalos na

distribuio de energia, a automao como ferramenta de melhoria na gesto dos

sistemas de energia, os conceitos bsicos de automao, seus nveis hierrquicos e

seu estado da arte, a eficincia da utilizao de CLPs (Controlador lgico

programvel) no intertravamento de comandos eltricos, a proteo inteligente como

17

uma das partes vitais da automao e a importncia da medio das variveis de

limite de carga do sistema.

O trabalho composto por seis captulos:

Captulo 1: Introduo - contextualiza o tema em questo, apresenta

definio dos objetivos do trabalho, a metodologia empregada e a

organizao geral do texto.

Captulo 2: Caractersticas tcnicas e operacionais de subestaes

retificadores para trao - apresenta a arquitetura e equipamentos.das

subestaes retificadoras.; tambm comenta os artigos relativos ao tema

que foram considerados importantes para a elaborao desta dissertao.

Captulo 3: Descrio da automao do sistema metr-ferrovirio -

apresenta a arquitetura bsica de um Sistema de Superviso e Controle -

SSC, responsvel pelos servios de controle e monitorao de trfego,

energia e auxiliares diretamente relacionados operao integrada das

linhas do sistema metr-ferrovirio.

Captulo 4: Proposta de integrao da automao de subestaes

retificadoras de sistemas metr-ferrovirios - apresenta uma proposta

para integrao da automao dos processos de operao em

subestaes retificadoras do sistema metr-ferrovirio brasileiro. A

proposta de integrao composta pelas arquiteturas de hardware e

software, a estrutura funcional e a arquitetura dos sistemas de aquisio

de dados locais.

Captulo 5: Neste capitulo so apresentados os resultados da anlise da

confiabilidade da proposta de integrao da automao das subestaes

retificadoras e a comparao com os ndices de confiabilidade das

subestaes retificadoras do sistema metr-ferrovirio.

Captulo 6: So apresentadas as concluses sobre a integrao da

automao em subestaes retificadora do sistema metr-ferrovirio

brasileiro.

18

2 CARACTERSTICAS TCNICAS E OPERACIONAIS METR-

FERROVIRIO.

A operao de um sistema metr-ferrovirio de So Paulo uma tarefa de extrema

responsabilidade, considerando que sistema metrovirio de So Paulo atende a 2,4

milhes de pessoas diariamente (METR, 2009) e a CPTM (Companhia Paulista de

Trens Metropolitanos) atende a 2,15 milho de pessoas diariamente (CPTM, 2010).

Para controlar a operao, existe o Centro de Controle Operacional - CCO - onde os

operadores, auxiliados por computadores, controlam e regulam toda a

movimentao do sistema.

O programa controla o desempenho e o intervalo entre os trens que circulam no

sistema, monitora a energia e supervisiona todas as estaes e equipamentos da

rede. A ocorrncia de qualquer eventualidade informada via um sistema de rdio e

telefonia que liga o CCO ao pessoal operativo das estaes, s cabines dos trens e

s torres de controle dos ptios de estacionamento das linhas.

Os trens so conduzidos por um processo automatizado. No modo de operao

automtico, a movimentao dos trens totalmente controlada pelos computadores.

Existem ainda outras duas modalidades de operao do sistema: a semi-automtica

e a manual. No modo semi-automtico, a parada da composio, o controle das

portas, a acelerao e a frenagem ficam a cargo do operador. O controle da

movimentao dos trens continua sendo feito pelo sistema de sinalizao. Trabalha-

se com segurana mxima.

Equipamentos controlam a velocidade, mantendo a distncia mnima entre os trens,

impedindo colises. Se for ultrapassado o limite da velocidade permitida, sua

frenagem automaticamente acionada. O uso do procedimento de falha segura

garante que qualquer falha no sistema de sinalizao gere uma condio de

operao mais restritiva. Em casos de emergncia, utilizada a operao manual. O

19

operador controla a movimentao dos trens, recebendo orientao por rdio do

CCO; a velocidade de trfego limitada a 20 km por hora.

A Figura 1 ilustra em diagrama de blocos, o sistema de alimentao eltrica do

METR-S.P.

Entrada de 88kV

Alimentao da via

3 Trilho em 750Vcc

Catenria em 3000Vcc e 1500Vcc

Alimentao de equipamentos das

estaes em 460V, 220V e 127V

SER: Subestao retificadora

SEA: Subestao auxiliar

SEP: Subestao primria

SER SEA

SEP

Rede de 22kVRede de 22kV

Interligao com a

prxima estao

Interligao com a

estao anterior

Figura 1 - Diagrama de blocos do sistema eltrico do METR-SP (Vasconcelos, 2005)

20

Os trens so alimentados pelo sistema de alimentao eltrica, que constitudo,

basicamente, por trs tipos de subestaes com funes distintas, conforme descrito

a seguir:

Subestaes Primrias (SEPs) que recebem a alimentao da concessionria;

Subestaes Auxiliares (SEAs) que alimentam os equipamentos das estaes;

Subestaes Retificadoras SER(s) que alimentam os trens por intermdio do 3

trilho.

Os sistemas de alimentao eltrica projetados para metr so concebidos de forma

a apresentar uma alta confiabilidade, de modo a permitir a continuidade de servio,

mesmo no caso de contingncias no fornecimento de alimentao da concessionria

ou no prprio sistema interno ao metr. Para atender a esta exigncia, existe a

necessidade de redundncias em equipamentos e componentes do sistema eltrico.

2.1 ALIMENTAO ELTRICA DE SISTEMA METR-FERROVIRIO.

A rede de alimentao eltrica composta por todos os equipamentos de gerao

e/ou fornecimento de energia eltrica, alm do coletor de corrente dos trens

(Schmidt, 1988). Sob o aspecto tcnico, ela compreende todas as instalaes fixas

do sistema de trao eltrica (Kieling; Puschmann; Schmieder, 2001). Nas

instalaes fixas pode-se distinguir o circuito alimentador, as subestaes de trao,

as cabines de paralelismo e a rede de suprimento de energia, que pode incluir a

alimentao de fora e luz das estaes e das vias (De Castro; Alouche, 1981).

O projeto de eletrificao de um sistema metr-ferrovirio requer uma soluo para

trs aspectos bsicos (Delattre; Seiler, 1983):

O tipo de corrente eltrica de alimentao do sistema de trao;

O modo de captao da corrente eltrica efetuado pelo veculo;

21

A estrutura da rede de alimentao a ser construda, incluindo a conexo com a

rede pblica de alimentao local.

2.1.1 Tipo de corrente de alimentao

Dentre os sistemas existentes, destacam-se:

Corrente contnua;

Corrente alternada monofsica.

A alimentao em corrente contnua requer subestaes retificadoras. Para que a

energia proveniente da frenagem regenerativa dos trens retorne rede pblica de

alimentao, as subestaes devem ser equipadas com inversores.

2.1.2 Nvel de tenso

A Tabela 1, extrada da norma EN50163 (1995), mostra os nveis de tenso para os

diversos sistemas de alimentao.

Tabela 1: Nveis de tenso para os diversos sistemas de alimentao

Sistema de

alimentao

Menor tenso no permanente

[V]

Menor tenso

permanente

[V]

Tenso nominal

[V]

Maior tenso permanente

[V]

Maior tenso no permanente

[V]

400 600 (1) 720 770 (2) 500 750 (5) 900 950 (3)

1000 1500 (6) 1800 1950

Corrente

contnua

2000 3000 (7) 3600 3900

11000 12000 15000 17250 18000 (4) Corrente

alternada 17500 19000 25000 27500 29000

(1) Futuros sistemas para bondes e ferrovias locais devem ter o valor nominal de tenso em 750 V, 1500 V ou 3000 V. (2) No caso de frenagem regenerativa, o valor de 800 V pode ser admissvel. (3) No caso de frenagem regenerativa, o valor de 1000 V pode ser admissvel.

(4) Este valor deve ser confirmado por meio de medio e deve ser alterado.

(5) Tenso nominal utilizada nas linhas 1, 2 e 3 do Metr de So Paulo.

(6) Tenso nominal utilizada na linha 5 e futura linha 4 do Metr de So Paulo.

(7) Tenso nominal utilizada nas linhas da CPTM.

22

Atualmente, os transportes urbanos so alimentados, em quase sua totalidade, em

corrente contnua, com tendncia utilizao de tenses nominais nos valores de

750 V e 1500 V. O valor de 3000 V utilizado nas linhas de subrbio ou trens

metropolitanos por razes histricas (Alouche; Benites, 1994).

No Brasil a trao eltrica est concentrada nos transportes urbanos, no havendo

linhas eletrificadas de longa distncia. Deste modo, todas as linhas eletrificadas no

pas, com exceo da Estrada de Ferro do Corcovado, so alimentadas em corrente

contnua.

A grande maioria dos sistemas de alimentao em corrente contnua no possui um

sistema de gerao prprio. O seu suprimento de energia provm da rede pblica de

alimentao. A converso da corrente trifsica em corrente contnua na tenso

nominal da linha de contato feita por meio de subestaes retificadoras. O uso de

subestaes inversoras tem se tornado vivel por meio do desenvolvimento dos

tiristores retificadores de alta potncia. Nestas subestaes, a energia regenerada

pelos trens pode retornar rede pblica de alimentao quando no h unidades

que possam consumi-la.

2.2 DESCRIO DAS SUBESTAES PRIMRIAS (SEP)

As Subestaes Primrias (SEPs) tm a finalidade de receber a alimentao da

concessionria (AES-Eletropaulo) na tenso de 88 kV e transform-la em 22 kV,

tenso regulada por meio de transformadores reguladores, com Comutador de Taps

Sob-Carga, controlados por reguladores de tenso ajustados para a tenso nominal

de 22kV.

Esta tenso distribuda, por meio de duas linhas de 22 kV independentes (uma

para a rede de trao e outra para a rede de sistemas auxiliares), para a SER tronco

que, por sua vez, redistribui para o restante do sistema por meio de redes de cabos

de 22 kV interligadas separadamente s SERs e s SEAs.

23

As SEPs da Linha l-Azul so em nmero de trs e cada uma possui trs

transformadores de 88/22 kV, com potncia de 14, 7 MVA, operando dois em servio

e um em reserva. A figura 2 mostra diagrama unifilar de uma SEP padro,

empregada no sistema metrovirio.

Linha das retificadoras Linha dos sistemas auxiliares

DisjuntorL05

DisjuntorC01

DisjuntorC02

DisjuntorL04

DisjuntorC12

DisjuntorC21

DisjuntorC11 22kV

Barra IIBarra I

Transformador de Potncia 2

Transformador de Potncia 1

DisjuntorA12

B06

DisjuntorA11

B05

Barra IIBarra IIIBarra I

SeccionadoraB04

Disjuntor A02

SeccionadoraB02

SeccionadoraB01

DisjuntorA01

Seccionadora B03

SeccionadoraB12

SeccionadoraB21

Entrada Eletropaulo 1

Entrada Eletropaulo 2

Figura 2 - Diagrama unifilar de uma SEP

As SEPs da Linha 3-Vermelha so em nmero de quatro e cada uma possui dois

transformadores de 88/22kV, com potncia de 33,3MVA, operando os dois em

24

servio, e cada um com capacidade de assumir, sem restries, toda a carga da

SEP.

Em todas as linhas metrovirias da cidade de So Paulo, cada SEP corresponde a

um setor eltrico de 22 kV, alimentado por ela de modo independente. Em caso de

queda de uma SEP, entra em operao um sistema automtico denominado

Transferncia Automtica de Setores (TAS). O TAS executa as funes de isolar a

SEP e transferir a carga desse setor primria adjacente, de forma que o setor

afetado passe a ser alimentado por meio dos disjuntores de Interligao de Setores.

Nesta condio de perda de apenas uma SEP adjacente, no h restrio

operacional ao Sistema de Alimentao Eltrica, que foi dimensionado para suport-

la, garantindo-se, assim, a continuidade de servio.

2.3 DESCRIO DAS SUBESTAES AUXILIARES (SEA)

A finalidade das Subestaes Auxiliares (SEAs) receber a alimentao de 22kV da

rede de distribuio interna ao Metr, transform-la para 460V e 220/127V

alimentando, assim, todos os equipamentos instalados nas estaes de

passageiros, vias, tneis e ptios de manobras, alm do prdio do Centro de

Controle Operacional (CCO). As SEAs tambm tm a funo de distribuir a

alimentao de 22 kV para as SEA(s) vizinhas. Em cada estao de passageiros h

uma SEA instalada.

2.3 DESCRIO DAS SUBESTAES RETIFICADORAS (SER)

Subestao retificadora uma parte da rede de distribuio que liga a linha de

trao com o sistema de distribuio em alta tenso da concessionria de energia.

Na subestao retificadora a corrente trifsica alternada convertida em corrente

contnua para prover o suprimento de energia ao sistema de trao metr-ferrovirio.

25

Nas subestaes retificadoras o grupo retificador converte a tenso alternada em

contnua e o transformador faz a conexo do grupo retificador com a rede de

alimentao eltrica da concessionria de energia. Pode-se dividir os esquemas de

ligao dos retificadores, propriamente ditos, e do transformador em duas grandes

categorias: conexes de via simples e conexes de via dupla (Tessier, 1978).

As conexes de via simples (retificao de meia onda), utilizadas em sistemas mais

antigos com retificadores a vapor de mercrio, podem ser do tipo hexafsica em

estrela simples ou dupla estrela (Tessier, 1978) e (Schmidt, 1988), como mostra a

figura 3.

Figura 3 - Conexes de via simples - a) Dupla estrela b) Hexafsica em estrela (Pires, 2006) As conexes de via dupla (retificao de onda completa), ou montagem em ponte,

utilizadas em sistemas mais modernos, podem ser uma ponte trifsica (conhecida na

Europa como ponte de Gratz) simples ou dupla. A caracterstica comum destas

conexes que os terminais de fase do transformador so ligados alternadamente

aos anodos e aos catodos dos retificadores (Tessier, 1978), como mostra a figura 4.

26

Figura 4 - Conexes de via dupla - a) Ponte de Gratz simples b) Ponte de Gratz dupla (Pires, 2006)

Como exemplo de utilizao da montagem em ponte dupla de Gratz tem-se o Metr

de So Paulo. Na Linha 1, entre as estaes Santana e Jabaquara, cada

subestao possui trs conjuntos retificadores montados (um de reserva) em ponte

de Gratz dupla (chamados grupos retificadores), localizados em estaes

alternadas. Cada grupo retificador tem a potncia de 2500 kW. Nas Linhas 2, 3 e 1,

entre as estaes Jardim So Paulo e Tucuruvi, existe um nico grupo retificador de

potncia igual a 4250 kW, instalado em cada estao. Na Linha 5 h quatro

subestaes com dois grupos retificadores 3500 kW cada. Na Linha 4, as

subestaes retificadoras so compostas por dois grupos com potncia aproximada

de 4000 kW cada. Os retificadores so compostos por duas pontes de Gratz de

seis pulsos ligadas em paralelo e defasadas de 30, constituindo uma ponte de

Gratz dupla (Laudanna, 1992); (Almeida; Meca, 2004) e (Da Silva, 1999).

A CPTM tambm utiliza a montagem em ponte de Gratz dupla em vrias

subestaes. Como exemplo, pode-se citar a subestao Barra Funda, que alimenta

a Linha B. Algumas subestaes, entretanto, apresentam a montagem em ponte

27

dupla de Gratz com o primrio do transformador ligado em tringulo

(diferentemente da figura 3b), como o caso da subestao Osasco que alimenta as

Linhas B e C e da subestao Pari, que alimenta as Linhas A e D.

2.3.1 Subestaes retificadoras do metr de So Paulo

As subestaes retificadoras SER(s) tm a finalidade de receber a alimentao de

22 kV da rede de distribuio interna ao Metr, transform-la e retific-la para prover

a alimentao eltrica em 750 Vcc (1,5kV linha 5) para os trens, a partir do terceiro

trilho. Tambm tm a funo de distribuir a alimentao de 22 kV s SER(s)

vizinha(s).

A concepo inicial do projeto do Sistema de Alimentao Eltrica da Linha 1 - Azul

previu uma SER a cada trs estaes de passageiros, em mdia. Cada SER possui

trs transformadores e, em condies normais, opera com dois, ficando o terceiro

como reserva. No caso de falha em um dos transformadores, o terceiro entra

automaticamente em operao, mantendo a continuidade de alimentao do

sistema, sem restries operacionais para a alimentao dos trens.

Por ocasio da concepo da Linha 3 - Vermelha, uma nova filosofia foi implantada,

passando-se a ter uma subestao retificadora em cada estao de passageiros,

sendo que cada uma possui somente um grupo retificador. Em caso de falha nesse

grupo, a SER ficar fora de servio e as subestaes retificadoras das estaes

adjacentes assumiro, sozinhas, a carga de todo o trecho das trs estaes

envolvidas.

2.4 REDE DE TRAO ELTRICA

A trao eltrica tem como funo o transporte de passageiros ou cargas com o

auxlio de linhas eletrificadas. O objetivo da rede de alimentao assegurar de

28

forma ininterrupta, confivel e segura a operao do veculo de trao (Kieling;

Puschmann; Schmieder, 2001).

Para assegurar uma operao confivel do sistema de trao eltrica, alguns

critrios de funcionamento devem ser obedecidos, especificamente em relao s

linhas de contato (rede area, terceiro trilho ou catenria rgida) (Kieling;

Puschmann; Schmieder, 2001):

Alimentao permanente de energia nos coletores de corrente dos trens,

atendendo s necessidades de trfego;

Capacidade de receber continuamente energia regenerada por meio das

frenagens eltricas dos trens;

Deteco de falhas de alimentao para assegurar a segurana na circulao

de trens e pessoas;

Conformidade com os parmetros de qualidade especficos e normatizados para

as tenses disponveis nos pantgrafos e veculos de trao;

Possibilidade de corte voluntrio da alimentao das catenrias ou terceiros

trilhos e das subestaes, no todo ou em parte, com vista a efetuar suas

manutenes, garantindo a segurana dos agentes de interveno.

2.5 PROTEO DO SISTEMA DE TRAO

H muito tempo, os responsveis pelas redes de alimentao eltrica em correntes

contnuas para trao eltrica, se aperceberam de que no era suficiente proteger

as linhas por um simples desligamento do disjuntor por corrente mxima. Por isso,

diferentes tipos de rels eletromecnicos esto operando atualmente nos sistemas

existentes; eles podem ser:

Atuado pelo aumento de corrente: este atua somente quando a corrente

ultrapassa o limite estabelecido;

Atuado pela proteo di/dt; este verifica a taxa de elevao de corrente e

atua quando esta perdura por um determinado tempo. Esta proteo

diferencia a corrente de curto-circuito da corrente de acelerao dos trens.

29

Um exemplo desses rels o BRANCHU, nome de seu inventor. Este aparelho,

patenteado em 1935, sensvel aos aumentos de corrente.

Somente aps 1965 os primeiros rels DDL - detectores de defeito de linha -

eletrnicos transistorizados foram desenvolvidos pela empresa Scheron.

As principais fases do desenvolvimento da atividade DDL foram as seguintes:

1965 - Incio dos aparelhos adaptados a rels de trao leve (estradas de ferro

de montanha, bondes, trlebus).

Comercializao dos aparelhos adaptados s redes de trao pesada.

Comercializao dos aparelhos adaptados s redes de metrs.

Comercializao da 2 Gerao de aparelhos adaptados s redes de metrs.

1980/81 - Comercializao da 2 Gerao de aparelhos adaptados para as

redes de bondes.

Tabela 2: Histrio do desenvolvimento da atividade DDL

DATA TIPO DE REDE PRINCPIOS DOS

APARELHOS

TIPOS DE

APARELHOS DDL

1965 Trao Leve DI/DT 223

1970 Trao Pesada DI/DT 546 4EN

1973 METR DI/DT 767

1978 METR I ACA111

1980/81 BONDES I BCA120

Os rels de proteo DDL so utilizados no disjuntor para deteco de falhas nas

linhas de trao. O disjuntor o principal elemento de proteo de uma linha de

trao em corrente contnua. Ele constitui, essencialmente, o rgo de interrupo

da corrente. Ele equipado, tambm, de um sistema de medida da intensidade da

corrente, dando a ordem de interrupo, logo que certa intensidade ultrapassada:

o limiar esttico de desligamento do disjuntor.

Entretanto, a experincia demonstra que, em praticamente todas as redes em

servio, certo nmero de defeitos de linha no provocam uma corrente suficiente na

30

sada para obter o limiar esttico do disjuntor, o qual deve ser regulado para um

valor bastante elevado de modo a no ser disparado pelas correntes de trao

normais.

possvel aperfeioar as caractersticas de deteco de um disjuntor

acrescentando-se a ele certos elementos, normalmente eletromecnicos, tais como:

Shunt indutivo para provocar uma abertura mais rpida sob o efeito de correntes

com frente de onda escarpada,rels, di/dt eletromecnicos de sensibilizao,

quando da passagem do trem prximo subestao, etc... Estes dispositivos,

frequentemente, apresentam inconvenientes, particularmente: dificuldades de ajuste,

caractersticas mal definidas, inrcia mecnica, alterao por influncia da

temperatura, fenmenos da integrao da corrente em caso de sinais sucessivos.

Por meio de dispositivos eletrnicos, pode-se evitar estas desvantagens. Eles

apresentam, alm de tudo, a vantagem de poder efetuar funes no realizadas por

outros dispositivos e apresentar alta densidade delas num pequeno volume, o que

torna o seu preo uma condio vantajosa em relao a outras solues.

Tendo os defeitos de linha uma natureza acidental, numa rede onde as

caractersticas de carga e de alimentao variam continuamente, extremamente

difcil predizer, com exatido, as caractersticas destes defeitos, as formas e os

valores da corrente que eles produzem nos pontos de alimentao onde se pode

efetuar a medida.

Por outro lado, a operao normal da rede provoca correntes que, frequentemente,

se assemelham bastante quanto forma e intensidade das correntes provocadas

por defeitos.

Naturalmente, esse dois tipos de sinais so diferentes de uma rede para outra e

dependem, igual e essencialmente, do material rodante.

O objetivo dos aparelhos DDL consiste em se aproximar, ao mximo, dos limites

fsicos dos fenmenos causados pela solicitao normal de uma rede de trao.

31

Todo fenmeno que ultrapassar esses limites ser considerado como proveniente de

um defeito e dever, portanto, provocar a interrupo da corrente.

Para se alcanar este objetivo preciso preencher os seguintes requisitos

essenciais:

Os aparelhos de proteo devem estar bem adaptados rede na qual eles so

utilizados. Sua preciso, as zonas de ajuste, assim como as funes

disponveis, devem permitir alcanar esses limites fsicos sem serem parados

por uma limitao tecnolgica devida aos demais aparelhos utilizados na

subestao retificadora.

O bom funcionamento dos aparelhos imprescindvel, portanto, deve haver a

possibilidade de test-los com facilidade. Em caso de defeito, preciso

assegurar a continuidade de operao da rede. Os aparelhos no devem,

portanto, impedir o fechamento do disjuntor.

A regulagem final do aparelho deve ser feita pelo seu utilizador, empregando

particularmente mtodos estatsticos.

2.5.1 Caractersticas da proteo das redes de trao eltrica

As redes de trao eltricas, para melhor compreenso da proteo DDL, foram

classificadas, neste trabalho, em dois tipos:

Redes de trao pesada;

Redes de metr.

As redes de trao pesada so caracterizadas pelas seguintes propriedades:

Sees de linhas longas;

Resistncia de linha relativamente elevada;

Catenria;

Material rodante, sobretudo locomotivas (unidades de trao nica);

Carga composta de poucos consumidores potentes.

32

Problema de proteo para redes de trao pesada trata-se, sobretudo, de proteger

a catenria ou terceiro trilho, pois, por um curto-circuito distante, a corrente

limitada pela resistncia da linha abaixo do valor limiar do disjuntor.

Pode-se considerar que a resistncia do defeito, quando h um contato direto, por

meio dos chassis do veiculo ou arco, omissvel em relao impedncia da linha.

O defeito , portanto, considerado com impedncia zero. Um defeito fortemente

resistivo no pode ser visto neste caso, mas ele pouco provvel de ocorrer devido

elevada tenso da linha.

Neste tipo de rede, o critrio de deteco de curto-circuito a grandeza da

constante de tempo do acrscimo de corrente. Um defeito distante provocar um

aumento de corrente de uma durao relativamente longa, comparado ao aumento

de corrente de um trem prximo do ponto de alimentao; este aumento de corrente

produzido na partida do trem ser da mesma ordem de grandeza, mas de durao

mais curta.

Define-se uma inclinao de correntes no incio do aumento e uma inclinao no fim

de aumento. Mede-se o tempo entre esses dois valores de inclinao (di/dt). O

critrio de deteco a ultrapassagem de um valor dado deste tempo.

As redes de metr so caracterizadas pelas seguintes propriedades:

Sees de linhas curtas;

Baixa resistncia de linha;

Terceiro trilho;

Tenso relativamente baixa, potncias elevadas;

Matria rodante: trens unidades, mltiplos;

Carga composta de muitos consumidores.

Os disjuntores so ajustados em valores elevados. Como os defeitos em geral so

resistivos, o limiar esttico do desligamento do disjuntor no atingido pela corrente

de defeito.

33

Neste tipo de rede, a resistncia do defeito, essencialmente a resistncia dos arcos

, frequentemente, mais elevada ou em todos os casos, no omissvel em relao

impedncia da linha.

Devido s baixas tenses e s potncias elevadas, o defeito tem uma impedncia

bem baixa para provocar a abertura do disjuntor, o que no o caso na maioria dos

arcos ou quando a corrente passa pelas estruturas dos veculos.

Deve-se notar que um defeito limitado neste tipo de rede dissipa uma energia muito

grande (efeito Joule).

Neste tipo de rede, o critrio de deteco de curto- circuito a amplitude do aumento

de corrente.

A partida de um trem-unidade apresenta aumento de corrente com uma forma de

onda em dentes de serra sucessivo. Um defeito de linha apresenta, somente, um

aumento maior que dois ou trs dentes de serra de partida sucessivos, mas a

corrente de um defeito de linha pode ser menor que a corrente de trao global de

um trem-unidade e muito menor que o limiar esttico do disjuntor.

Trata-se, portanto, de observar, por ocasio das regulagens, que cada dente de

serra de trao seja medido individualmente. Define-se uma inclinao de corrente

de incio de aumento (E) e uma inclinao de fim de aumento (F).

Mede-se o valor do aumento de corrente entre esses dois valores de inclinao (I).

O critrio de deteco a ultrapassagem de um valor dado do aumento de corrente.

A constante de tempo no fornece informao significativa neste tipo de rede; ela s

utilizada como parmetro secundrio. A figura 5 exemplifica a atuao por I e t.

34

Figura 5 - Exemplo de deteco por I e t

O aparelho de proteo adaptado s redes de metr mede os saltos de corrente. Por

este motivo, preciso, portanto, haver um sinal proporcional corrente de sada de

linha. Este sinal fornecido por um amplificador de medida, de separao galvnica,

ligado a um shunt.

Este amplificador de medida pode ser utilizado com shunts de 60, 90 ou 150 mV e

fornece uma tenso de + de 5v, segundo a polaridade de entrada.

35

A tenso aplicada na entrada cortada e depois transmitida por um transformador

com isolao de 15 kV a um retificador, antes de ser amplificada. O sinal de corrente

fornecido ao DDL , primeiramente, filtrado e depois aplicado a um circuito seguidor

que pode ser bloqueado.

O bloqueamento d-se quando a inclinao da corrente ultrapassa certa grandeza e

se mantm at que ela decaia abaixo de uma segunda grandeza. A inclinao

obtida por meio de um circuito derivador.

O sinal de corrente, passando pelo circuito seguidor, subtrado do sinal de corrente

direta. Quando o seguidor trabalha, a diferena nula, ao passo que, quando

bloqueado, aparece uma diferena que corresponde ao aumento de corrente.

Se este aumento ultrapassar o valor regulado no aparelho, o rel de desligamento

atuar sobre o disjuntor. O desligamento poder ser tambm acionado se o aumento

durar um tempo maior que o determinado.

2.5.2 Funcionamento do DDL - Detector de defeito de linha

O DDL mede cada variao repentina de corrente que ocorre no alimentador e faz

uma distino entre um defeito e uma corrente de trao. Para isto, o DDL usa dois

critrios de deteco de falha:

Deteco quando o incremento da corrente I (I) ultrapassa um valor pr-

ajustado.

Deteco quando o tempo t, do incremento, ultrapassa um valor pr-ajustado.

Qualquer um dos dois critrios de deteco pode determinar a operao do rel de

desligamento do disjuntor.

A deteco pelo critrio de incremento da corrente I aponta a diferena entre o

valor da corrente instantnea e o valor da corrente memorizada para o incio do

incremento, que detectado quando seu gradiente ultrapassa um valor de

inclinao pr-ajustado. Quando esta inclinao, conhecida como E, alcanada, o

36

nvel da corrente consumida memorizado e comparado com os valores

instantneos da corrente at que a gradiente do incremento caia abaixo de um limite

pr-ajustado, definido como o trmino do incremento e conhecido como rampa F.

Nesse momento, se a diferena entre o I atual e o I memorizado permaneceu abaixo

do valor I ajustado, haver um rpido religamento da memria para o sistema de

corrente atual.

Por outro lado, se o I medido vier a ser mais alto que o valor ajustado, o rel de

desligamento K1 do detector dar a ordem para a abertura do disjuntor. Este rel se

desarma aps, aproximadamente, 2 segundos e a unidade volta a ficar pronta para

proceder a outra deteco.

A deteco pelo critrio do incremento de tempo, t, utilizada para detectar falhas

que tenham incrementos com valores lentos. Dois critrios so considerados para

sinais de corrente com incrementos lentos, relacionados aos defeitos remotos na

linha de trao:

O incremento do tempo "t;

O valor mnimo do sinal de corrente.

Para obter-se uma deteco por t, o sinal:

Deve ultrapassar o nvel da rampa E (o incio do incremento);

Deve permanecer acima dos nveis de rampa "E" e "F" por um tempo maior do

que aquele ajustado no temporizador "t";

O incremento deve ultrapassar o ajuste mnimo (M) do I.

Nesse momento, o detector inicia o desligamento do disjuntor por meio do rel de

desligamento K1. O princpio da deteco por "I" e "t" mostrado na figura 8.

37

Figura 6 - Exemplo de deteco por I e t O tipo de aparelho para proteo das redes de trao pesada o DDL. Este detector

recebe um sinal de tenso diretamente proporcional ao di/dt. Este sinal fornecido

por um captador magntico, montado na sada de linha. A corrente de sada cria um

fluxo no circuito magntico e bobinas captam a tenso induzida pelas variaes do

fluxo.

A ttulo de exemplo, o captador associado ao DDL recebe uma tenso proporcional

ao di/dt, para correntes de, at, 10kA. A tenso de ensaios entre a barra de potncia

e os enrolamentos de 15kV.

O sinal aplicado ao detector DDL filtrado antes de ser analisado. A deteco do

curto- circuito realizada por um comparador com dois nveis ajustveis. Quando ele

38

fica atuando durante um tempo superior quele ajustado no circuito temporizado, o

rel de deteco atua e abre o disjuntor.

A figura 7 mostra a forma de onda tpica da corrente de trao e da corrente de

curto-circuito.

Figura 7 - Correntes de trao e curtos- circuitos

2.6 OPERAO DO SISTEMA DE ALIMENTAO ELTRICA

A operao de sistema de alimentao eltrica metr-ferrovirio requer o equilbrio

entre a segurana, a economia e a qualidade, ao entregar a energia eltrica da

subestao retificadora para atender s demandas da trao dos trens. Este

equilbrio,de um ponto de vista puramente tcnico, dependente da estrutura dos

tipos e do tamanho da planta, da estrutura e da condio da rede de distribuio,

bem como das caractersticas da demanda do trfego de trens.

39

As funes requeridas da operao do sistema no centro de controle podem ser

divididas em trs grupos, descritos como se segue:

Operao instantnea: Envolve a monitorao real-time da demanda de energia e

das cargas do sistema, da gerao de energia, do fluxo de potncia da rede e dos

nveis de tenso. Os valores destes parmetros so comparados continuamente em

relao aos limites de carregamentos tcnicos e econmicos, para assegurar a

operao satisfatria. Todas as transgresses destes limites no estado normal ou

em consequncia da ao da proteo tm que ser rapidamente normalizadas, a fim

de restaurar a operao dentro dos limites definidos.

Planejamento de operaes: Aplica-se a curto e a longo prazos de tempo. O

planejamento crucial para economizar recursos financeiros na compra de energia

eltrica. O planejamento para se determinar a demanda de energia a ser utilizada

a base de informaes necessrias para se contrat-la. O preo de oferta da

demanda o parmetro principal. O planejamento a longo prazo da demanda de

energia crucial para projetar a sua distribuio em mercados com gerao

deficiente , onde exceder um valor contratado, provocar taxas da penalidade para o

excesso consumido. Prever quando e quanto de demanda contratar torna-se crucial

empresa.

Relatrios das operaes: Refletem a necessidade de se manter estatsticas do

desempenho, dos distrbios e das sobrecargas do sistema como informaes de

entrada para o planejamento e tomadas de deciso. A anlise ps-falha chave

para determinar causas do distrbio.

Os quatro estados de uma operao do sistema de distribuio de energia eltrica

so mostrados na figura 8.

40

Figura 8 - Estados do sistema de distribuio de energia eltrica

O estado da emergncia reflete o colapso do sistema, geralmente devido

interveno da proteo em consequncia de falhas na linha principal, perda da

gerao ou da transmisso.

O estado alerta significa que um distrbio ocorreu e a ao deve ser tomada,

automaticamente ou com a interveno do operador, se o tempo permitir. Em

sistemas de distribuio de energia eltrica de grande porte, o estado alerta pode

mover-se muito rapidamente para o estado de emergncia. O objetivo da operao

manter o sistema dentro do estado normal e retorn-lo o mais cedo possvel a esse

estado com o processo da restaurao do sistema. O operador, usando todas as

ferramentas disponveis do centro de controle, o responsvel pelas principais

decises na restaurao do sistema.

41

3 DESCRIO DA AUTOMAO ATUAL DO SISTEMA METROVIRIO

.

Neste capitulo apresentada a arquitetura bsica de um Sistema de Superviso e

Controle - SSC, responsvel pelos servios de controle e monitorao de trfego,

energia e auxiliares diretamente relacionados operao integrada das linhas do

sistema metr-ferrovirio de So Paulo

3.1 DESCRIO GERAL DO SSC

O Sistema de Superviso e Controle, identificado pela sigla SSC, constitui a

ferramenta por meio da qual so supervisionados e controlados todos os servios

relacionados operao da linha e de seu Ptio, envolvendo os subsistemas de

trfego, energia e auxiliares.

3.1.1 Viso Geral do Sistema

O SSC formado por um conjunto de equipamentos de controle e processamento.

Esse sistema inclui trs subconjuntos operacionais que trabalham de forma

integrada, conforme mostrado na figura 9:

o Subsistema de Controle Centralizado SCC composto por equipamentos de

controle e recursos operacionais que so instalados no ambiente do Centro de

Controle Operacional (CCO);

o Subsistema de Controle Local SCL composto por equipamentos de

controle e recursos operacionais que so instalados nas estaes que compem

a Linha e tambm nas subestaes primrias;

o Posto de Controle de Ptio PCP composto por equipamentos de controle e

recursos operacionais que so instalados no Ptio.

42

Equipamentos de controle das estaes

Operadores

SCC

SCL SCP

Equipamento de controle do Ptio

SSC

Figura 9 - Integrao do SSC.

O SSC integra vrios nveis de operao no que se refere a sistema de superviso

e controle. Um processo de estabelecimento de hierarquias define a forma

adequada de operao, em funo da disponibilidade funcional de cada subsistema

e do tipo de informao que est sendo tratada.

O SCC, que define o ambiente de Centro de Controle (CCO), constitui o meio

preferencial de operao da linha, uma vez que concentra todos os seus dados

atualizados e proporciona, aos seus operadores, uma viso global dos processos a

serem supervisionados e controlados.

43

No nvel operacional, o ambiente do SCC constitudo de vrios postos que

integram todo o controle do sistema de trfego, energia, passageiros, SCAP

(bilhetagem) e auxiliares. Basicamente, so os seguintes postos:

Posto de Controle Centralizado de Trfego e Radiocomunicao;

Posto de Controle Centralizado de Alimentao Eltrica;

Posto de Controle Centralizado de Passageiros, SCAP e Auxiliares;

Posto de Controle Centralizado do Supervisor;

Posto de Controle do Centro de Informaes da Manuteno - CIM e

Engenharia.

Os painis sinpticos, sendo um para trfego e outro para energia, complementam

os recursos disponveis no SCC para visualizao globalizada das condies

operacionais e estado dos equipamentos de campo da linha.

O SCL , na maioria das vezes, o meio alternativo, oferecendo em cada estao,

uma viso localizada que corresponde apenas aos processos sob a regio de seu

domnio. Existem algumas interfaces que, em funo de sua importncia no nvel

local, passam a ter a prioridade de controle pelo SCL.

De uma forma geral, os SCL so postos de operao local, disponveis em cada

uma das estaes da linha, destinados interface tanto dos sinais de trfego quanto

de energia e auxiliares. Para uma melhor integrao do trfego, a via dividida em

domnios ou setores. Cada setor controlado por apenas um SCL, localizado na

Estao Mestre do domnio.

Assim, as estaes que integram o controle de trfego de um domnio so

denominadas de Estaes Mestre e as estaes controladas denominam-se de

Estaes Satlites.

Como o SCC, os SCL so constitudos de postos de controle com caractersticas

especficas ao tipo do processo controlado. Uma diferena, porm, que sua

arquitetura distribuda ao longo da planta da estao.

44

A configurao do SCL da Estao Mestre distinta da configurao da Estao

Satlite, uma vez que esta no possui os postos de controle de trfego. Desta forma,

ficam assim configurados:

Tabela 3: Sistemas das estaes mestre e satlite

Posto de Controle de Trfego Posto de Controle de Alimentao Eltrica Sala SSO da Estao Posto de Controle de Passageiros, SCAP e Auxiliares IHM de Trfego Sala Tcnica da

Estao Servidores

Estao Mestre:

Sala de Mdia Tenso

IHM de Alimentao Eltrica

Posto de Controle de Alimentao Eltrica; Sala SSO da Estao Posto de Controle de Passageiros, SCAP e

Auxiliares Sala Tcnica da Estao

Sala de Mdia Tenso Estao Satlite

Sala de Mdia Tenso


Quanto ao PCP, trata-se dos postos de controle de trfego e alimentao eltrica, de

atuao exclusiva no domnio da regio de Ptio.

Estes postos possuem alternativas de operao que podem partir de um posto da

Sala do SSO, localizado nas dependncias do CCO, ou de salas de controle local

dedicada - Sala Tcnica para trfego e SCADA e Sala de Mdia Tenso para

energia.

Assim como os SCL das estaes, o PCP constitudo de postos de controle com

caractersticas especficas ao tipo do processo controlado, com arquitetura

distribuda ao longo da planta do ptio.

Desta forma, o PCP configurado conforme descrito na tabela 4.

45

Tabela 4: Sistema do PCP

Posto de Controle de Trfego Sala SSO do Ptio Posto de Controle de Alimentao Eltrica IHM de Trfego Sala Tcnica do Ptio Servidores

PCP

Sala de Mdia Tenso


Com a integrao ao CCO dos postos de controle da SSO do Ptio, o PCP passa a

integrar diretamente o ambiente fsico desse sistema, incrementando a capacidade

de troca de informaes entre os operadores, facilitando as aes conjuntas entre

eles. A figura 10 ilustra, em nvel de Salas de Controle, a configurao do SSC.

Figura 10 - Configurao do SSC em Salas de Controle

46

3.1.2 Controle Integrado de Servios

A concepo da plataforma um sistema voltado ao projeto de centros de controle

integrados, que oferece recursos ao controle e superviso de outros servios

usualmente relacionados com a operao de linhas metrovirias, tais como:

Sistemas de energia eltrica, incluindo subestaes retificadoras e auxiliares

e tambm redes de distribuio de trao;

Equipamentos auxiliares de estaes;

Equipamentos de comunicao (CFTV, sonorizao, rdio e outros);

Sistemas de arrecadao de bilhetes e controle de passageiros.

Todos estes tipos de sistemas podem ser integrados e esto, de fato, sendo

integrados ao SSC, permitindo que toda a operao da linha seja concentrada em

um nico local, o que resulta em grande eficincia devido ao acesso da informao

global, em tempo real, por todos os operadores e supervisores do sistema.

3.2 - DESCRIO GERAL DO SCC

O SCC rene os postos de operao de trfego, energia, auxiliares, passageiros e

SCAP, a nvel centralizado, constituindo um Centro de Controle Operacional (CCO)

responsvel pelo gerenciamento principal do sistema composto pela Linha.

o modo preferencial de operao de todo o sistema onde, somente em casos

especficos, operacionais ou de manuteno, torna-se necessrio a sua comutao

para os demais postos, j a nvel local das estaes.

Para esse processo supervisrio, o SCC decomposto em vrios postos de

controle, adequados ao tipo de interface e a facilidades para operao especfica de

47

cada sistema a nvel centralizado. Temos, ento, os seguintes postos integrados aos

SCC:

Posto de Controle Centralizado de Trfego e Radiocomunicao;





Engenharia.

Os postos esto interligados por meio de redes locais de alta velocidade, entre si e

com servidores dedicados e dualizados. No que se refere a estes servidores, a

arquitetura do SCC prev a existncia de trs conjuntos funcionais de servidores

duais, compostos por:

Servidor Dual de Trfego;

Servidor Dual SCADA;

Servidor Dual de Histricos, CIM e Engenharia.

Embora o presente item seja dedicado descrio do Centro de Controle, ou seja,

do SCC, os sistemas de controle locais (SCL de cada estao) e os postos de

controle do Ptio (PCP) seguem o mesmo conceito de arquitetura. Desta forma, os

conceitos gerais sero apresentados unicamente neste item e os detalhes

especficos dos demais subsistemas (SCL e PCP) sero destacados parte.

48

Figura 11 - Ilustrao do Centro de Controle Operacional (CCO)

3.3 ARQUITETURA DO SCC

A arquitetura do SCC considera a operao conjunta de trs redes locais,

independentes, que se interligam por meio de equipamentos dedicados,

denominados "switches" que atuam de forma integrada como se fossem uma nica

rede. Esta atuao de forma integrada permite que quaisquer ns das trs redes

troquem, quando necessrio, dados entre si, com todas as facilidades e

sofisticaes inerentes ao esquema cliente/servidor e ao conceito de interligao de

redes.

A utilizao de "switches" deve-se ao fato de que tal equipamento somente transfere

os dados de uma rede para a outra, configurados para esse fim. Desta forma, os

dados pertinentes a uma nica rede no se encaminham para as demais redes

locais.

49

A primeira das redes, denominada por Rede Local Ethernet de Trfego, como o

prprio nome j explicita, compe um subsistema dedicado ao controle centralizado

de trfego.

A segunda rede, denominada Rede Local Ethernet SCADA, corresponde ao

subsistema de controle centralizado de funes do tipo SCADA, onde sero

processadas todas as demais funes da Linha, tais como controle de distribuio

de energia e auxiliares e interfaces com os equipamentos de comunicao.

A terceira rede, denominada Rede Local Ethernet Comum, agrega todos os

elementos do SCC que so comuns s duas primeiras redes, permitindo a

comunicao destes elementos com os servidores e os clientes de trfego e de

SCADA.

A figura 12 mostra, de forma esquemtica, a arquitetura proposta para o subsistema

SCC.

50

Figura 12 - Arquitetura de hardware do SCC (CPTM, 2004)

51

3.3.1 Postos de Controle

So compostos por equipamentos computacionais que permitem, por meio de

estaes de trabalho, que o operador do posto possa ter acesso s informaes do

sistema e tome aes de comando sobre o mesmo.

Cada Posto de Controle composto por duas estaes de trabalho, constitudas,

cada uma, por um monitor de vdeo, computador e suas interfaces, que administra

as informaes pertinentes a cada estao e perfaz a conexo destas rede local

definida para esse posto.

So integrantes do SCC no Centro de Controle os seguintes Postos de Controle:

Posto de Controle Centralizado de Trfego e Radiocomunicao:

Responsvel pela interface homem-mquina para operao do controle de

rotas, comandos ao automatismo dos trens e gerenciamento de trfego de trens

na Linha, alm da comunicao, por voz via rdio, com os maquinistas dos

trens.

Posto de Controle Centralizado de Alimentao Eltrica: Responsvel pela

interface homem-mquina para operao do Sistema de Alimentao Eltrica da

Linha.

Posto de Controle Centralizado de Passageiros, SCAP e Auxiliares:

Responsvel pela interface homem-mquina para operao dos equipamentos

auxiliares das estaes da Linha, equipamentos associados ao fluxo de

passageiros nas estaes e equipamentos de SCAP.

Posto de Controle Centralizado do Supervisor: Responsvel pela interface

homem-mquina para visualizao e acompanhamento de todas as operaes

dos postos de controle das redes de trfego e SCADA. Em caso de

necessidade, este Posto de Superviso poder assumir as funes de operao

dos outros postos.

52


Engenharia: Responsvel pela interface homem-mquina para operao das

funes de consulta a registros histricos e relatrios, para o planejamento

operacional e para acompanhamento das funes de manuteno do sistema

SCC da Linha.

3.3.2 Servidores

Os servidores so equipamentos de processamento, configurados aos pares em

uma arquitetura redundante, cujas funes so, basicamente, de:

Front-End de Comunicao (Concentrador de Dados), responsvel pelo

gerenciamento da comunicao de dados com os equipamentos de campo e

interfaces que compem o sistema funcional especfico ao qual se destina

seu processamento.

Processador de Funes de Controle, responsvel pelo processamento

centralizado das funes relacionadas operao e gesto do sistema

especfico ao qual se destina seu processamento.

Desta forma, para o SCC temos as funes de servidores distribudas, conforme sua

funcionalidade, tal como definido a seguir:

Servidor de Controle de Trfego: com configuraes redundantes,

responsvel pelas funes de controle de trfego e de comunicao com os

equipamentos de sinalizao (ATP e ATO de Estao), localizados nas

estaes e ptio da Linha.

Servidor de Controle SCADA: com configuraes redundantes, responsvel

pelas funes de controle SCADA e de comunicao com a UTR de cada

estao, para controlar os equipamentos de:

53

1. Alimentao eltrica;

2. Equipamentos auxiliares e utilitrios das estaes;

3. Controle de fluxo de passageiros;

4. SCAP (Sistema de Controle de Arrecadao e de Passageiros).

Servidor de Histricos, CIM e Engenharia: com configurao redundante,

suas funes so de armazenamento histrico de dados, produo de

relatrios, suporte ao planejamento, apoio manuteno e manuteno de

software do SCC.

3.3.3 Interfaces

Os Servidores de Trfego e SCADA comunicam-se com suas interfaces externas ao

SCC, por meio de canais srie padro RS-232C. Exceo feita no caso da

interface com o Sistema de Cronometria local ao CCO que se utiliza de padro RS-

485 para essa comunicao.

Para a comunicao com os elementos de campo, cujas interfaces encontram-se

nas estaes da Linha, tais servidores utilizam o Sistema de Transmisso de Fonia

Dados e Vdeo STFDV, interligando o SCC a cada uma das estaes da linha.

Um canal dual tambm est disponvel para a coleta de dados no CCO,

disponibilizados ao sistema por meio de uma UTR SCADA, responsvel pela coleta

de dados de Auxiliares (SCADA).

54

3.3.4 Painis Sinpticos

Fazem parte da arquitetura do SCC dois painis sinpticos baseados em tcnicas

digitais de apresentao de informao e imagens, utilizando recursos de

retroprojeo.

Cada um desses painis interliga-se sua correspondente rede por meio de um

Gerenciador de Imagens que capta os dados da rede e administra a sua distribuio

nos mdulos que compem o referido painel.

Os painis so divididos em dois conjuntos:

Painel Sinptico e Gerenciador de Imagens de Trfego;

Painel Sinptico e Gerenciador de Imagens de Alimentao Eltrica.

3.3.5 Descrio das Redes Locais do SCC

A arquitetura esquemtica traduz-se nos seguintes equipamentos de controle de

redes locais:

Um par redundante de switches Ethernet ao qual se ligam os servidores,

estaes de trabalho e painis sinpticos que compem a rede local (LAN

Local Area Network), dedicada ao processamento de funes relacionadas

gesto e ao controle de trfego;

Um par redundante de switches Ethernet ao qual se ligam os servidores,

estaes de trabalho e painis sinpticos que compem a rede local (LAN

Local Area Network), dedicada ao processamento de funes tipo SCADA;

Um par redundante de switches Ethernet ao qual se ligam os servidores e

estaes de trabalho que compem a rede local (LAN Local Area Network),

dedicada integrao dos elementos comuns s redes de trfego e SCADA.

Estes switches compem o Servidor de Histricos, CIM e Engenharia e os

Postos de Controle do Supervisor e de CIM e Engenharia.

55

Todas estas redes locais so implementadas por meio de "switches" redundantes,

do tipo Fast Ethernet, operando a 100 Mbps com protocolo TCP/IP.

A Rede Local de Controle de Trfego do SCC uma rede local redundante, padro

Ethernet com protocolo TCP/IP, qual esto conectados os seguintes elementos:

Servidor de Controle de Trfego redundante;

Posto de Controle Centralizado de Trfego;

Gerenciador de Imagens do Painel Sinptico de Trfego;

Interface com o Sistema de Radiocomunicao Central.

A Rede Local de Controle SCADA do SCC uma rede local redundante, padro

Ethernet com protocolo TCP/IP, qual esto conectados os seguintes elementos:

Servidor de Controle de SCADA redundante;



Gerenciador de Imagens do Painel Sinptico de Alimentao Eltrica.

A Rede Local Comum (Trfego e SCADA) do SCC uma rede local redundante,

padro Ethernet com protocolo TCP/IP, qual esto conectados os seguintes

elementos:

Servidor de Histricos, CIM e Engenharia;


Posto de Controle Centralizado do Centro Integrado de Informaes da

Manuteno - CIM e Engenharia;

3.3.6 Arquitetura da UTR

56

O Equipamento UTR implantado na linha 5 possui uma nica gaveta provida com

cartes eletrnicos para atender aos requisitos funcionais e de Interface. A

Comunicao entre uma UTR e o SCC/SCL realizada por canais seriais dualizados

dos Cartes CPU e CSI, respectivamente. A UTR comanda e recebe indicaes dos

equipamentos em campo via Cartes de Entradas e Sadas Digitais ou canais seriais

do Carto CSI.

A estrutura de funcionamento da UTR est baseada em cinco blocos funcionais:

Comunicao com o SCC e o SCL, Sistema de Transmisso de Fonia, Dados e

Vdeo - STFDV;

Equipamentos do Subsistema de Controle de Passageiros;

Bloqueios do SCAP Controle de Arrecadao e Passageiros;

Equipamentos do Subsistema de Controle de Energia;

Equipamentos do Subsistema de Auxiliares.

A Figura 13 apresenta, de forma geral, a distribuio dos Equipamentos UTR

implantados nas Estaes, no Ptio, no SCC e na Subestao, fazendo as

respectivas interfaces entre o SCC/SCL e os Equipamentos controlados e

monitorados no campo.

57

UTR CPR

UTR CPL

UTR VBE

UTR GGR

UTR STA

UTR LTR

UTR PCR

UTR SUBEST. GUIDO CALOI

UTR SCC

STFDV

SERVIDOR DE TRFEGO / SCADA

P/ SCC

P/ SCC E SCL P/ SCC E SCL P/ SCC E SCL P/ SCC E SCL P/ SCC E SCL P/ SCC E SCL P/ SCC E SCL P/ SCC E SCL

CANAIS SERIAIS

EQUIPAMENTOS NO CAMPO

Energ.

Passag.

SCAP

Auxil.

Energ.

Passag.

SCAP

Auxil.

Energ.

Passag.

SCAP

Auxil.

Energ.

Passag.

SCAP

Auxil.

Energ.

Passag.

SCAP

Auxil.

Energ.

Passag.

SCAP

Auxil.

Energ.

Energ.

Passag.

SCAP

Auxil.

Figura 13 - Viso Geral das UTRs da Linha 5 (CPTM, 2006)

3.3.7 Subsistemas que fazem Interfaces com o SCC

O Sistema de Superviso e Controle caracteriza-se pela sua diversidade de servios

associados operao da Linha. Esses servios implicam um nmero significativo

de interfaces com outros sistemas, alm do sistema de trfego. O SCC contribui de

forma conjunta para uma harmonia operacional do sistema, integrando trfego,

energia, passageiros e servios auxiliares.

No SSC, tanto o SCC quanto os SCL e o PCP contribuem para a administrao de

todas essas interfaces (dada sua integrao), cabendo, porm, ao SCC a

centralizao das aes. Assim, o SCC constitui um sistema do tipo ICC (Integrated

Control Center), que permite aos seus operadores o controle de todos esses

sistemas perifricos de forma racional e integrada, a partir da Sala de Controle do

SCC tambm denominada, aqui, por Centro de Controle ou CCO.

58

Fisicamente, tanto o SCC quanto os SCLs e o PCP, no caso do Ptio, tero canais

de comunicao dedicados com os equipamentos localizados nas estaes,

obedecendo a um processo de hierarquia definido para uma administrao

organizada da operao do sistema.

Os seguintes sistemas e equipamentos, localizados nas estaes e subestaes,

faro interface com o SCC/SCL e SCC/PCP, como ilustrado na figura 14.

SSC Sistema de Controle

Centralizado

Equipamentos Auxiliares das

estaes

Radio comunicao CCO/Trens

CFTV

Sonorizao das Estaes

Mensagem Pr-gravadas Digitalizadas

Sistema Eltrico

Sistema de Informao

aos passageiros

ATO

ATP

Figura 14 - Subsistemas de Interfaces com o SCC

59

O SCC apresenta condies para implementao futura, conforme venha a ser

requerido, de interfaces com centros de controle operacionais de outras linhas e

ptios, bem como com sistemas corporativos da companhia, para envio de

informaes gerenciais. Esta possibilidade viabilizada pelos padres abertos com

que concebido o sistema, garantindo conectividade para troca de arquivos por

meio de procedimentos e formatos padronizados, com bancos de dados disponveis

no mercado (Oracle, Sybase, etc.) que se utilizam de linguagem padro SQL.

3.4 DESCRIO FUNCIONAL DO SCC

Nesta seo so descritas as funes do SCC. Embora se refira apenas ao SCC, a

funo do SCL tambm ser considerada nesta descrio, dentro do objetivo de se

propor um sistema onde o SCC, o SCL e o PCP estejam perfeitamente integrados.

3.4.1 Modos Central e Local de Operao

Os modos de operao Central e Local distinguem se a operao do sistema ser

feita de forma centralizada no SCC ou distribuda localmente em cada uma das

estaes por meio do SCLs.

Embora as funes aqui descritas se refiram exclusivamente ao SCC, boa parte

delas so implementadas tambm no mbito do SCL. Muitas destas funes tm

recursos locais idnticos tanto no SCC como a nvel local na estao. Quanto s

funes de planejamento e de engenharia, bem como parte das funes de apoio

manuteno, sero executadas exclusivamente no SCC, sendo acessadas por meio

de uma console especfica, existente na sala do SCC (Console CIM e Engenharia).

Para as funes do SCC que possam ser operadas tambm pelo SCL

estabelecido um controle de acesso exclusivo aos comandos (Modo Central/Modo

60

Local), sendo que apenas um dos modos poder estar ativo para cada estao ou

domnio, em um dado instante.

Quando o Modo Central estiver ativo, o SCL no pode emitir comandos, mas pode

visualizar todas as telas operacionais e supervisionar, em tempo real, as operaes

realizadas pelos operadores e servidores do SCC. Estando o Modo Local

estabelecido como ativo em determinada estao, os comandos aos equipamentos

de alimentao eltrica, auxiliares e de comunicao dessa estao podem partir

apenas dos operadores e servidores do respectivo SCL, enquanto o SCC pode

apenas visualizar e acompanhar as operaes implementadas pelas estaes.

Cada Estao Mestre possui equipamentos de ATP e controla as funes de trfego

e automao de trens de um setor, delimitado pelo trecho de via sob domnio do

correspondente ATP. Um setor pode englobar uma ou mais estaes que no

possuem equipamentos de ATP, denominada Estao Satlite. Os equipamentos

ATO sero instalados em todas as estaes e no Ptio.

Para cada domnio, a interface entre o ATP, os ATOs, o SCC e o SCL

implementada por um gerenciador de comunicao (GC), instalado na Estao

Mestre. O GC o responsvel por concentrar os dados de sinalizao do domnio e

report-los ao SCC e SCL. Inversamente, os comandos originados pelo SCC e SCL

so passados ao GC, que os repassa para o equipamento de sinalizao de destino.

A prioridade entre os modos central e local tambm tem abrangncia limitada a cada

grupo pr-definido de funes, isto , para algumas funes a prioridade de controle

central, enquanto para outras o controle local tem prioridade sobre o central.

3.4.2 Modos de Controle Automtico e Manual

Para o SCC sero definidos dois modos de operao:

a) Modo Central Automtico

61

O Modo Central Automtico estabelece que os comandos a serem executados

sejam gerados automaticamente pelo software dos servidores do SCC.

b) Modo Central Manual

No Modo Central Manual, os comandos so efetuados pelos operadores do SCC.

Assim como no Modo Local prevalece o aspecto modular, no qual um determinado

grupo de funes pode ser operado no modo manual, enquanto as demais partes

lgicas do SCC permanece em modo automtico, o mesmo ocorre neste modo de

operao.

3.4.3 Apresentao das Funes do SCC

As funes aplicativas do SCC esto agrupadas de forma que cada grupo

componha um servio realizado pelo pessoal de Operao. Tais servios esto

listados abaixo e mostrados na figura 15.

Servios de Operao do Controle de Trfego;

Servios de Operao do Controle de Alimentao Eltrica;

Servios de Operao do Controle dos Equipamentos Auxiliares;

Servios de Controle do Fluxo de Passageiros;

Servios de Controle de Arrecadao de Bilhetes;

Servios de Apoio Manuteno;

Servios de Suporte ao Planejamento.

62

Funes do SCC

Operaes do Sistema de Trens

Operao do sistema de Alimentao

Operao dos sistema Auxiliares da Estao

Controle do Fluxo de Passageiros da Estao

Controle de Arrecadao

Servios de Apoio Manuteno

Planejamento da Operao

Controle de TrfegoControle de Trfego

Gerenciament

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