UTR HadronUTR HadronSolução Completa para Supervisão de EnergiaSolução Completa para Supervisão de Energia
Demonstrar aos participantes como afuncionalidade e as vantagens da Série
Hadron agregam valor ao processoprodutivo, através do seu diferencial
tecnológico e da redução de custos deimplantação e custos operacionais.
Objetivo do WorkshopObjetivo do Workshop
Programa do WorkshopPrograma do Workshop
1 - UTR Hadron2 - Módulos de E/S3 - Arquiteturas4 - Protocolos de Comunicação5 - ProHadron6 - Desenvolvendo um projeto no MasterTool7 - Sincronismo com GPS8 - Principais Cases de Sucesso9 - Demonstração Prática
UTR Hadron
Aplicações UTR HadronAplicações UTR Hadron
• Sistemas de geração de energia elétrica• Sistemas de distribuição de energia elétrica• Supervisão e controle de energia elétrica• Aquisição de dados e registro de eventos• Intertravamentos de segurança
UTR HadronUTR Hadron
• Série HADRON de Unidades Terminais Remotas(UTRs)– UTE (Usina Termoelétrica), UHE (Usina Hidroelétrica) e PCH
(Pequenas Centrais Hidroelétricas)– Automação de subestações de energia– Execução de funções de supervisão, telecomando e
intertravamento– Atende as normas elétricas
vigentes e protocolos decomunicação padronizados(IEC 60870-5-101 e DNP 3.0)
– Software de configuraçãoamigável “ ProHadron “
UTR HadronUTR Hadron
• Canais de comunicação– Ethernet, MODBUS e PROFIBUS-DP
estão disponíveis para interligardispositivos de campo aos padrõesde comunicação do setor elétrico
• Multi-processadas– Software e hardware– Possibilita o controle de diversos tipos de entradas e saídas– Até 2048 pontos por configuração
• Módulos especializados– Sistema modular composto por módulos definidos de acordo
com a necessidade de cada aplicação no setor elétrico
UTR HadronUTR Hadron
• Comandos digitais com ou sem seleção SBO (SelectBefore Operate)
• Verificação de hardware (CBO, Check Before Operate),aumentando a confiabilidade do sistema– Garante que a saída selecionada é aquela que será realmente
acionada (seleção e verificação) e que as saídas não sejamacionadas quando não forem selecionadas.
• Protocolos padronizados com ambiente amigável deconfiguração
• Sincronismo com GPS ou protocolos seriais• Possibilidade de execução de intertravamentos e lógicas
de controle
Ethernet IndustrialEthernet Industrial
• Arquiteturas distribuídas comsupervisão local
• Supervisão e controle de geração• Rede Ethernet ótica redundante
Industrial Ethernet TCP/IP
CentroOperaçãodo Sistema
SupervisórioBancoDadosSupervisório
DNP/IEC
Comunicação via WebServerComunicação via WebServer
• Todas telas desupervisãoarmazenadas naprópria remota,sem necessidadede software desupervisão
• Acesso remoto viaIntranet,WebServer naremota e browsers
Módulos de E/S
Módulos de E/SMódulos de E/S• Ampla gama de módulos de
entrada e saída• E/S remotas e/ou distribuídas• Aquisição e tratamento de
entradas analógicas e digitais comvárias opções de interfaceselétricas para os sinais de campo
• Entradas analógicas de 16bitscom calibrarão e parametrizaçãodigital
• Capacidade de troca a quente(Substituição de módulos de E/Ssem que o processamento tenhaque ser suspenso)
Sistema E/S DistribuídoSistema E/S Distribuído
Módulos deEntradas e
Saídas
• Interligação debastidores viaelétrica ou ótica
• Bastidores comaté 16 módulosde E/S
• Distância até100 metros nopadrão elétrico
Centro deOperação
doSistema
Sensores deCampo
E/S para E/S para UTRsUTRs• AL-3130
– Utilizados com a UTR Hadron, CPs– Módulos de entrada simples e/ou registro de
eventos– Troca a quente
• AL-3150– 16 pontos de entrada analógica isolados com
resolução de 16 bits (I e/ou V)– Configuração de cada entrada de forma
independente
• AL-3202– 32 pontos de saída digital a relé– CBO (Check Before Operate)
AL-3130
AL-3150
AL-3202
AL-3130AL-3130• 32 pontos de entrada digital com registro
de eventos ( resolução de 1ms )• Capacidade de armazenamento
independente da UCP: 160 eventos• Relógio próprio, sincronizado com a UCP• Microprocessador dedicado à aquisição de
eventos no próprio módulo• Filtragem digital configurável de 1 até
250ms• Pontos podem ser usados como entradas
normais• Opto acoplamento, isolamento de 2500VDC• Atende as normas de ruído da área elétrica• Troca a quente
AL-3130
AL-3150AL-3150• 16 entradas analógicas isoladas, 2500Vdc• Resolução de 16 bits, conversor A/D de 24
bits• Entradas configuráveis totalmente por
software, para qualquer escala de correnteou tensão
• Calibração automática por microprocessador• Não utiliza “Trimpots “ e “ Dip-swichtes “• Diagnóstico contínuo das entradas e
conversores A/D• Referência para aferição• Atende as normas de ruído da área elétrica• Troca a quente
AL-3150
AL-3202AL-3202• 32 saídas contato seco• CBO - "Check Before Operate” a nível de
software e hardware• Módulo microprocessado, com diagnóstico,
auto teste e funções pré-programadas• Saídas programáveis: contínua, temporizada,
”Raise-lower", "Trip-close", ”Set-point"• Supervisão da bobina do relé de saída• Opto acoplamento, isolamento de 2500Vdc• Atende às normas de ruído da área elétrica• Troca a quente
AL-3202
Arquiteturas
Arquitetura HadronArquitetura Hadron
Centro 2Centro 1
Rede de Relés
Entradase
Saídas
Rede Medidores - Modbus
IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00
escravo
Arquitetura HadronArquitetura Hadron
Centro
Entradase
Saídas
CONCENTRADOR
Rede de Controle
IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00
escravo
Rede Medidores - Modbus
Rede de Relés
Arquitetura HadronArquitetura Hadron
IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00
escravo
Centro
Concentrador deProtocolos
Protocolo proprietáriomestre
(ex. Conitel)
DNP V3.0
Protocolos decomunicação
Implementações do IEC 101Implementações do IEC 101
• Sincronização de relógio• Transmissão de comandos
– Comando direto– "Set point" direto– Comando com seleção prévia
• Comando de seleção eexecução– Nenhuma informação adicional– Pulso de curta duração– Pulso de longa duração– Saída persistente
• Transmissão de totaisintegrados– Contadores implementados
através de módulo QK1450– Congelamento com ou sem
"reset" do contador, automática eperiodicamente na própriaremota, através de configuraçãoprévia
– Possibilidade de envioespontâneo de ASDU tipo 16após congelamento
– Interrogação de contador geral– Interrogação individual de
contador por grupo: 1, 2 ,3, 4
Protocolos de ComunicaçãoProtocolos de Comunicação• Comunicação com o Centro de
Operação do Sistema– Protocolo IEC 60870-5-101 escravo,
implementado através do driver decomunicação AL-2739
– Protocolo DNP V3.0 escravo– Configuração independente das bases
de dados– Protocolo Industrial Ethernet– Comunicação simultânea local ou
remota com até 8 protocolos– Processadores de comunicação
dedicados para comunicação comCOS (Centro de Operação doSistema)
– Redundância de meio físico paracomunicação com COS
Centro de Operação
do Sistema
IEDs e E/S RemotasIEDs e E/S Remotas• Processadores independentes
para interface com IEDs(Intelligent Electronic Devices)– Relés digitais– MDGEs...
• Protocolos MODBUS RTU eoutros
• Rede de campo PROFIBUS-DP12Mhz
IEDs
Industrial EthernetTCP/IP
Centro deOperação doSistema
E/S remotas
ArquiteturaArquitetura
Entradas e Eventos Digitais (AL-313x)Saídas Digitais CBO (AL-3202)Entradas Analógicas (AL-3150)
Módulos de E/S
Modbus, DNP, Courier, PROFIBUS...Pontos virtuaisSub-bastidores
IED
Configuração, Programa Aplicativo (intertravamentos, automatismos)
AL-2004
BIOS
AL-2005 (1)
Configuração eBase de Dados
Driver deComunicação
S.O
. Mu
lti-
tare
faBIOS
AL-2005 (2)
Configuração eBase de Dados
Driver deComunicação
S.O
. Mu
lti-
tare
fa
BIOS
AL-2005 (3)
Configuração eBase de Dados
Driver deComunicação
S.O
. Mu
lti-
tare
fa
Centro deOperação 1
Centro deOperação 2
Centro deOperação 3
Centro deOperação 4
UT
R H
D30
01
BIOS
AL-2005 (4)
Configuração eBase de Dados
Driver deComunicação
S.O
. Mu
lti-
tare
fa
ProHadron
ProHadronProHadron• Programa Aplicativo Hadron
– Executa as funções da remota– Módulos de software que devem ser carregados e executados
na UCP AL-2003 para tornar a remota operacional– Armazena a configuração de pontos e grupos do sistema,
segundo o formato IEC 60870-5-101
• Gerada pelo configuradorProHadron HD3800– Módulos que fazem parte da
remota– Tipos (saída, entrada, ponto
digital, analógico, contador)– I/O local, IED.– Objetos e formatos– Protocolo de comunicação– Forma de sincronização
ConfiguraçãoConfiguração
Desenvolvendoum projeto no
Mastertool
MasterToolMasterTool• Usado para configuração, programação e manutenção
da remota• Permite desenvolvimento de aplicações customizadas:– Configuração do driver
escravo paracomunicação comCentros de Operação
– Configuração de driversmestre de comunicaçãoque executam noprocessador AL-2005
– Intertravamentos ebloqueiosimplementados na UCPAL-2003 ou AL-2004
ProgramaçãoProgramação
• Programa Aplicativo– Intertravamento– Automatismos
(sequenciamento)– Integração de protocolos
(Gateway)
• Linguagem– diagrama de relés (ladder)– blocos lógicos– funções e sub-rotinas
• Carga de módulos "on-line"
ConfiguraConfiguraçõçõeses
Configurando BarramentoConfigurando Barramento
Configurando BarramentoConfigurando Barramento
Criando um MCriando um Móódulo Novodulo Novo
• Clique no botão para criar um módulo novo• Aparecerá uma tela contendo várias opções de
módulos, selecione o módulo principal, (E001)• Pode-se alterar o nome do módulo na tela de seleção• Editando o Programa:
Editando o ProgramaEditando o Programa
• Editando o Programa– Após a conclusão da edição, clique no botão
(Salvar Módulo) e feche o módulo ou clique no menu<Edição> <Encerrar Modificações>
• Comunicação– Menu <Opções> <Comunicação>– Conectar cabo (AL-1390 ou AL-1342)
Enviando o Projeto para a UCPEnviando o Projeto para a UCP
• Menu <Comunicação> <Ler/Enviar Módulos>,aparecerá uma janela como mostra a figura abaixo
Módulo F-HADRON.074Módulo F-HADRON.074
• Apenas para IEC 101 escravo
Carregador AL-3860Carregador AL-3860• Necessário para carregar os drivers de comunicação
e outros aplicativos no co-processador AL-2005– Executa operações de manutenção, como leitura de
diretório de aplicativos já carregados e remoção dosmesmos
Drivers e SoftwaresDrivers e Softwares
Driver IEC 60870-5-101 EscravoAL-2739
Driver DNP Mestre /Driver DNP EscravoAL-2743 /AL-2741
Driver Courier Mestre (para relés de proteção das Séries K e L daAlstom)
AL-2738Driver Modbus Mestre/EscravoAL-2734
DescriçãoCódigo
Software MasterTool® Programming MT4000 para Windows® 95e Windows® 98
MT4000
Software MasterTool® Programming MT4100 para WindowsNT® e Windows® 2000
MT410
Software carregador de aplicativos para AL-2005AL-3860
Software GPSync para Windows NT® e Windows® 2000AL-2783
DescriçãoCódigo
Sincronismocom GPS
Sincronismo com GPSSincronismo com GPS• Permite sincronizar uma ou mais
remotas Hadron através demódulos AL-1423 e AL-1424– AL-1423: conecta-se diretamente ao
AL-1480, realizando a interface com oGPS
– AL-1424: desempenha o papel deinterface e repetidor de sincronismo
• Utilizando a rede AllSync para serreceptor de GPS– Receptor AL-1480– Módulos AL-1423 e AL-1424
AL-1480 - Realizainterface com o
GPS
Exemplo da Rede AllSyncExemplo da Rede AllSync
AL-1480
AL-1423
AL-1424
IRIG-B AM IRIG-BDC (TTL)
NMEA-0183 /PPS
NMEA-0183 /PPS
IEDIED
AL-1424
IRIG-BAM
IRIG-BDC (TTL)
IEDIED
AL-1424
NMEA-0183 /PPS
NMEA-0183 /PPS
UTRHadron
Ótico
UTRHadron
AL-1424
NMEA-0183 /PPS
NMEA-0183 /PPS
RS485
RS485
UTRHadron
AL-1424
NMEA-0183 /PPS
NMEA-0183 /PPS
UTRHadron
AL-1424
NMEA-0183 /PPS
NMEA-0183 /PPS
Ótico
Principais Casesde Sucesso
Cases UTR HadronCases UTR Hadron• SE Água Vermelha, cliente final Furnas
– Um bay de banco de transformador de 550/460 kV– 9 módulos de entrada digital, 2 módulos entrada
analógica, 1 módulo saída digital– Supervisão de disjuntores, seccionadores, alarmes, etc.– Comunicação Centro de Operação por duplo canal
redundante com o protocolo IEC 60870-5-101– Intertravamentos de comandos e comunicação com
IEDs, através de protocolo Courier adquirindo dados dereles de proteção Alstom (Linha K)
– Sincronização através de GPS
Cases UTR HadronCases UTR Hadron• SE Blumenau, cliente final ECTE
– Uma linha de transmissão com um Trafo de 525/230 kV– 3 módulos de entrada digital, 3 módulos de entrada
analógica, 1 módulo de saída– Supervisão de disjuntores, seccionadores, alarmes, etc.– Comunicação com Centro de Operação por duplo canal
redundante através do protocolo IEC 6070-5-101– Intertravamentos de comandos– Comunicação com IEDs através dos protocolos Courier e
Modbus adquirindo dados de relés de proteção Alstom(Linha K).
– Sincronização através de GPS
Cases UTR HadronCases UTR Hadron• SE Ibiuna, cliente final Furnas
– 2 vãos 500 kV com arranjo disjuntor e meio comreatores shunt para interligação com a SE Bateias
– 2 vãos de auto-trafos 500/345/13,8 kV– 7 remotas com um total de 1718 entradas digitais, 293
saídas digitais e 172 entradas analógicas– Comunicação com o Centro de Supervisão local por
dois canais duplos redundantes com o protocolo IEC60870-5-101
– Intertravamentos de comandos e comunicação comIEDs através dos protocolos Courier e Modbusadquirindo dados de relés de proteção
– Sincronização através de rede formada por receptor deGPS AL-1480 e interfaces/repetidores AL-1422
Hidroelétrica deFortuna -Paraná
Hidroelétrica de FortunaHidroelétrica de Fortuna• Sincronismo entre UCPs• Análise detalhada de pontos referentes ao sistema de
alimentação de emergência• Rejeição de cargas seletiva• Reaceleração de cargas desligadas por subtensão• Controle de demanda e fator de potência• Supervisão do sistema de proteções convencional ou
digitalizado
Hidroelétrica de FortunaHidroelétrica de Fortuna
• Possibilidade de comunicação entre as remotasindependente do centro de controle
• Controle e supervisão de disjuntores, barras e valoresanalógicos (tensão, corrente, potência, energia,...)dos serviços auxiliares da planta.
• Dados sobre os transformadores elevadores.• Registro e apresentação gráfica de Trend Histórico de
qualquer valor analógico.
Benefícios do sistemaBenefícios do sistema• Supervisão e comando a distância.• Operação da Usina e Subestação executada
diretamente a partir das estações de trabalho.• Indicação e ação imediata sobre complexos
processos de segurança e controle• Agilização da manutenção da usina através da
representação gráfica do processo e telediagnóstico• Aumento da Produtividade de operação de todo
sistema, reduzindo custos e melhorando o nível deresposta.
• Diminuição do tempo de parada através de detecçãorápida sobre as origens das falhas do sistema
• Processo otimizado pela segurança
ArquiteturaArquitetura
Rede Ethernet TCP-IP
Substaçãohub
hub
Auxiliares
Rede EthernetAlnet II
RISC/MWS1 RISC/MWS2
RISC / BD
RISC/OWS1 RISC/OWS2Win NTWin NT
Win NT
Modem
Gerador 2
IHM 2Gerador 1
IHM 1Gerador 3
IHM 3
IHM 5Win NT
Usina deParaibuna
São José dos Campos - SP
ProjetoProjeto• UHE Paraibuna possui duas unidades geradoras com potência total de
86 Mwats• Foram utilizadas três Unidades de Aquisição e Controle - UAC's Altus
modelo AL-2003 para a automação. As UAC's 1 e 2 são responsáveispela automação das Unidades Geradoras 1 e 2 respectivamente e aUAC3 cuida dos Serviços Auxiliares e Subestação Elétrica
• Cada UAC possui dois Controladores Programáveis , operando comoControlador Principal e Controlador Retaguarda. As entradas e saídasfundamentais ao processo são conectadas simultaneamente nos doiscontroladores.
• Caso ocorra problema no Controlador Principal o ControladorRetaguarda assume automaticamente o controle do ponto onde oControlador Principal parou. Em caso de falha dos dois Controladores aUAC passa automaticamente o controle para modo convencional. Osistema convencional foi mantido a pedido do cliente e é responsávelpor uma operação semi automática da usina através de reles.
• As informações do sistema são monitoradas remotamente pelo Postode Engenharia de Manutenção que fica em São Paulo.
ProjetoProjeto• As UAC's registram eventos digitais com resolução de 1 ms ( SOE ) e
são sincronizadas via GPS. Os comandos são do tipo Check BeforeOperate ( CBO ). Os sinais analógicos são aquisitados diretamentena UAC com resolução de 16 bits e através de rede Modbus deUnidades Terminais Remotas que aquisitam as informações decampo e Medidores de Grandezas Elétricas . Os módulos da UACpossuem troca a quente possibilitando a troca dos mesmos sem anecessidade de desligamento do Controlador.
• Entre as funções executadas pelas UAC's destacam-se : Partida eparada automática das Unidades Geradoras , Controle individual eConjunto de Potência Ativa, Reativa e Tensão de Barra, seqüênciade manobras em disjuntores, revezamento de equipamentos portempo de operação, seqüência de eventos com resolução de 1 ms.
• O operação das UAC's é feita através de Interface Homem Máquinaredundante que são computadores industriais executando umsistema de supervisão especialmente configurado para atender asexigências de operação de uma Usina Hidrelétrica.
VantagensVantagens• Vantagens da aplicação
– Otimização da operação : O operador tem acesso a todas asinformações de forma centralizada via computador , minimizandoa necessidade de deslocamentos até os equipamentos
– Agilização da Manutenção : Em caso de ocorrência de algumaanormalidade que envolva as Unidades Geradoras e Serviçosauxiliares, o sistema memoriza a seqüência de eventos digitais eanalógicos envolvidos e permite uma ação mais direcionada damanutenção diminuindo o tempo de parada das UnidadesGeradoras
– Padronização da operação : Através das Interfaces HomemMáquina permite maior padronização das operações da usina eregistro das ações operacionais para posterior análise
– Manutenção Preventiva : Todos os principais equipamentossão acompanhados com relação a tempo de operação ou númerode manobras efetuadas avisando a manutenção o momento deparada para manutenção periódica evitando quebras
Usina de Funil
MonitorMonitor
MonitorMonitor MonitorMonitorMicrocomputador
com AL-2420
Microcomputadorcom AL-2420
Microcomputadorcom AL-2420 Impressora
Impressora
UTPCat5
UTPCat5
Remota Gerador 1 Remota Gerador 2 Remota Gerador 3Remota Serviços
AuxiliaresRemota Subestação
Fibra ÓpticaMultimodo400 mts.
Fibra ÓpticaMultimodo400 mts.
AL-2320
AL-2320
Bastidor FOCOS Bastidor FOCOS
Bastidores FOCOS
HUB 3COM TP4
AL-2320
AL-2320
AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2600AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-2300
AL-2301 AL-2301 AL-2301 AL-2301
AL-2600
AL-2600
AL-2600
AL-2300
AL-2300
AL-2301
AL-2301
AL-2301
AL-2300
AL-1305AL-1397AL-1397
GPSTRUE TIME
MODELOXL-AK-101
AL-1413
AL-1710AL-1421
AL1413
AL-2301
AL-1413
AL-2301
AL-1413
AL-2301
AL-1413
AL-1397
AL-2301
UTP Cat5EthernetTCP/IP
400 mts.
ModemDT32B/TOPManutenção
RS232
BridgesQK2401
ModemDT32B/TOP
IEC 870-5-101
ModemDT32B/TOP
IEC-870-5-101
Splitter MS-6TL074A-R3
SALA DE COMANDO DA USINA
SALA DE COMANDO DASE 230kV
S A G ESISTEMA DE MEDIÇÃO, CONTROLE ESUPERVISÃO DIGITAL DA USINA DE
FUNIL
AL-1397
ArquiteturaArquitetura
DemonstraçãoPrática
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