DISPONIBILIDADE DE SUBESTACÕES CON COMUNICACIONES BASADAS EM O
PROTOCOLO IEC 61850
AUTORESJORGE IVAN MORENO MARTINEZ
AREVA T&D – U. Nacional de Colômbia RENATO H. CESPEDES G. PhD
KEMA Inc. – U. Nacional de Colômbia
IMPORTANCIA DEL IEC 61850 Y TENDENCIAS
Tese de Mestrado “Vantagens e Importância do IEC 61850” Aumento de velocidade de intercambio a mão da tecnologia atual Modelos predefinidos a partir de um sistema distribuído, que permite
uniformidade Vantagens técnicas e econômicas de implementação e operação à nível do
processamento de sinais. (Scalability) do sistema, ampliação da capacidade e velocidade da informação
manejada. A disponibilidade só depende da qualidade..?, peças de reposição?,
capacitação?, da arquitetura do sistema? Tendência a convertesse em o único protocolo necessário para a
implementação de sistemas de controle em subestações elétricas. Tendência a utilizar IED’s de diferentes fabricantes sobre uma mesma
arquitetura de controle. Tendência de ampliação de cobertura do sistema de supervisão e controle à
revisão, CT ópticos, intercambio de informações com proteções por comunicações.
Tendência a futuro para apresentar problemas de disponibilidade similares a um sistema convencional.
ARQUITECTURA CONVENCIONAL
Caso de estudo 1 disponibilidade
calculada a partir de cadeias de Markov
Múltiplos protocolos
Passos intermédios de disponibilidade
Equipamentos com disponibilidades variáveis
DISPONIBILIDADE ARQUITECTURA IEC 61850
Caso de estudo 2 Realizou-se o
calculo de disponibilidade tradicional
Autodiagnóstico dos equipamentos que conformam a rede
IED’smultifuncionais
O sistema apresenta interlock básicos que integram sinais em tempo real
São configurados totalmente, sim existem vários PLC's os interlock devem “wired”Interlocking
O concepto cliente servidor permite ter vários IHM's independentes
Realiza se a través de um equipo IHM que se conecta por meio de um protocolo proprietário de baixo desempenho e velocidade.
Supervisão y Controle
O protocolo permite integrar as redes de gestão proteções, medidores, registradores de falhas, equipamentos de injeção, corporativas, etc. Isto de forma local ou remota
Utilizam-se protocolos proprietários, não èpossível integrar redes de gestão, medição, registro de falhas, etc., cada uma delas èIndependiente.
Redes adicionais
Conta se com o diagnostico de todos os equipamentos integrados à rede do sistema
Unicamente para o Hardware e de forma geral dos equipamentos que pertencessem à sistema de controle.
Autodiagnósticos
Arquitetura predeterminado para sistemas de controle e proteções de subestações elétricas, IED's com múltiplos funções, sistema totalmente distribuído.
À ser de propósito geral o PLC tem desempenho limitadoDesempenho
É possível, a futuro pode se implementar novos IED's à rede Independiente de seu provedor.
Limitado, o PLC se dimensiona com os requerimentos necessários, pouca expansão.Escalamento
Alta, tanto dos equipamentos controladores como os demais IED's podem ser integrados à rede de comunicações
Normal, um equipo por cada função, concentrando em um só equipo a operação do sistema diminuindo a disponibilidade.
Disponibilidade
Controladores de Bahia distribuídos, integrados em uma rede Cliente / Servidor
PLC's (Controladores lógicos Programável de propósito geral) rede Master / SlaveCaracterísticas
Arquitetura IEC 61850Sistema Controle InicialComparação
METODOLOGIA DE ESTUDIO Metodologia de estudo utilizada baseada nos grafos de MARKOV. Processo estocástico a onde a ocorrência de um estado futuro
depende do estado imediatamente anterior. Define a evolução de um processo aleatório do passado, o
presente e o futuro.
Tem-se referido 10 Indisponibilidades
Se obterão os valores MTBF PLC (Fabricante Schneider)
DISPONIBILIDAD PLANTEADA
Modelo do sistemaEstrutura Serial de n elementos
Estrutura Paralela de n elementos
Estrutura Combinada de n elementos
n
inn AAAAAA
1321 ....
A1
A2
An
A1
A2
An
n
iiAA
111
EQUIVALENCIA DAS METODOLOGIAS UTILIZADAS
Metodologia de estudo utilizada baseada nos grafos de MARKOV arquitetura Convencional.
Metodologia aplicada estudo arquitetura IEC 61850.
MTBF: tempo meio entre falhas.MTTR: tempo meio de reparaçãoMDT: tempo meio de indisponibilidade
MTBF1
1
11
1
oP
01 1 PP MDT1
1
no PPP
P
...1
1
21
MTTRMTBFMTBF
MTTRMTBFMTTRPo
1
DISPONIBILIDAD ARQUITECTURA CONVENCIONAL
Tempo Meio de Indisponibilidade (MDT) e Natureza das Reparações.Critérios utilizados:
Detecção + ReaçãoEspalhamentoDiagnósticoReparaçãoPosta em serviço
Reparações pequenas, equipamentos com troca de peças de reposição e cambio direto pelo operador: 9.5h
Reparações medianas, se requerer especialista: 14hReparações especiais, dificuldade de peças de
reposição : 373.5h
EJEMPLO CALCULO DISPONIBILIDAD
Módulos que intervém em cada uma das 10 Indisponibilidades. Realização de um comando desde Nível 2
Estado 0: Estado de funcionamento normal. Estado 1: Falha fibra óptica Estado 2: Falha transceiver ou o switch UTP Estado 3: Falha computador IHM Estado 4: Falha nível 1 ou switch Fibra Óptica
EXEMPLO CALCULO DISPONIBILIDADE6
1 4 eopticafibra
6_2 86.16 eUTPSuicheTranscever
63 50
ePCIHM6
1__4 6.16 eNComandoFalla6
5 66.16 efoSuiche
321 68.21 e
MDTe
23 14.71 e
MDTm
14 05.11 e
MDTp
991505.0/1
1
4
4
3
325
12
12
12
1
oP
3
12
11 47.1
ePP o
325
12
122 17.6/
ePP o
4
3
33 94.6
ePP o
4
4
44 57.1
ePP o
INDISPONIBILIDADES NIVEL 1 Y NIVEL 2 DE CONTROL EN HORAS/AÑO
3,1328,9TOTAL
N/A244,5Aquisição de qualquer Sinal Por Comunicações
0,6242,6Aquisição de qualquer Sinal Análoga
6,2253,2Aquisição de qualquer Sinal Digital
5,9241,6Realização de qualquer Comando
N/A74,4Aquisição de uma Sinal Por Comunicações
0,674,5Aquisição de uma Sinal Análoga
0,674,8Aquisição de uma Sinal Digital
0,674,4Realização de um Comando
NIVEL 3
N/A244,5Aquisição de qualquer Sinal Por Comunicações
0,6242,6Aquisição de qualquer Sinal Análoga
6,2253,2Aquisição de qualquer Sinal Digital
5,9241,6Realização de qualquer Comando
N/A74,4Aquisição de uma Sinal Por Comunicações
0,674,5Aquisição de uma Sinal Análoga
0,674,8Aquisição de uma Sinal Digital
0,674,4Realização de um Comando
NIVEL 2
IEC 61850ConvencionalNIVEL DE CONTROLE 2
Bay Controle com Switch Ethernet redundante, + PC que realiza a função cliente/servidor em IEC 61850+ display de cristal liquido
Em IEC 61850 a disponibilidade para o nível 2 è a mesma do nível 3. O gateway é um cliente IEC 61850
O exercício completo incluiu comandos desde nível 1 (IHM Local)
CONCLUCÕES Y RECOMENDACÕES
La utilização de Markov em IEC 61850 permite de forma gráfica e simples modelar a disponibilidade de configurações sem importar seu nível de complexidade incluso à incluir IED’s de vários provedores em um mesmo sistema
O modelo gráfico da disponibilidade por Markov permite realizar um seguimento à equilibro entre os requerimentos exigidos, as vantagens na operação e o mantimento, os custos de implementação e sua vida útil.
Um calculo da disponibilidade permite o desenho de arquiteturas mais confiáveis
Estratégias para o manejo de peças do reposição, mantimentos e capacitação.
OBRIGADO.....!