abordagem prática da norma iec 61850 (mensagens goose) - estudo de caso na se dracena

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Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista CTEEP Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE): Estudo de caso na SE Dracena. Estagiário: Maurício Gadêlha da Silveira Coordenador: Eng.º Sérgio Henrique Fantinatti Carnietto Castilho 25 de Setembro de 2012

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Page 1: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista

CTEEP

Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE):

Estudo de caso na SE Dracena.

Estagiário: Maurício Gadêlha da Silveira

Coordenador: Eng.º Sérgio Henrique Fantinatti Carnietto

Castilho 25 de Setembro de 2012

Page 2: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

Sumário

1 - Introdução ................................................................................................................................ 1

2 – Filosofias e princípios de proteção ............................................................................................ 1

2.1 – Funções da proteção do sistema ........................................................................................ 1

2.2 – Filosofias de Proteção ........................................................................................................ 2

2.3 – Funções de Proteção ......................................................................................................... 2

2.4 – Proteções de Sobrecorrente .............................................................................................. 3

2.5 – Proteções Falha do disjuntor ............................................................................................. 3

3 – IED's (Intelligent Eletronic Devices) – Dispositivos Eletrônicos Inteligentes ............................... 4

4 – IEC 61850 ................................................................................................................................. 5

4.1 - Introdução ......................................................................................................................... 5

4.2 – Composições do protocolo IEC 61850 ................................................................................ 6

4.3 – Comunicações de funções e modelos de dispositivos ......................................................... 7

4.4 – Nó Lógico, LN..................................................................................................................... 7

5 – Mensagens GOOSE ................................................................................................................. 10

6 – Arquitetura da rede de comunicação ...................................................................................... 12

7 – Estudo de caso da SE DRACENA .............................................................................................. 13

8 – Matérias e métodos ............................................................................................................... 14

9 – Resultados ............................................................................................................................. 18

10 - Conclusão ............................................................................................................................. 20

11 – Referências .......................................................................................................................... 22

12–Anexos ................................................................................................................................... 24

Page 3: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

Lista de Figuras

Figura 1 - Filosofia de Proteção ...................................................................................................... 3

Figura 2 – Esquemático de um IED. ................................................................................................ 4

Figura 3 – Protocolos de Comunicação ........................................................................................... 5

Figura 4 – Composição da Norma IEC 61850 ................................................................................... 6

Figura 5 – Conexões e Nós Lógicos ............................................................................................... 07

Figura 6 – Composição dos objetos da norma IEC 61850 .............................................................. 08

Figura 7 – Composição de um Nó Lógico (LN) ............................................................................... 09

Figura 8 – Características do tempo de transmissão..................................................................... 10

Figura 9 – Transmissão dos dados, através das mensagens GOOSE ............................................. 11

Figura 10 – Arquivos SCL .............................................................................................................. 12

Figura 11 – Diagrama de Manobra do TR-3 e TR-4, da SE DRACENA ............................................. 13

Figura 12 – Diagrama Lógico da Função Falha do Disjuntor .......................................................... 14

Figura 13 – Parametrização da função falha do disjuntor do IED P443 ........................................ 15

Figura 14 – Condicionamento das mensagens GOOSE .................................................................. 16

Figura 15 – Curva da Simulação das faltas .................................................................................... 17

Figura 16 – Captura de mensagens GOOSE ................................................................................... 18

Lista de Tabelas

Tabela 1 – Composição dos grupos de LN's .................................................................................. 08

Tabela 2 – Tempos de Coordenação do sistema ........................................................................... 19

Page 4: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

Anexo

Anexo 1 – Funções de Proteção .................................................................................................... 23

Anexo 2 – Equipamentos utilizados para o ensaio, IED Areva P443 e caixa de teste Doble F6150

..................................................................................................................................................... 24

Anexo 3 – Equipe OJXC ................................................................................................................. 24

Page 5: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

Lista de Abreviaturas e Siglas

GOOSE – Generic Oriented Object Substation Event GSE – Generic Substation Event IED – Intelligent Electronic Device

IEC – International Eletrotechnical Commission

LN - Logical Nodes

MAC - Media Accsess Control OJ – Regional Jupiá OSI – Open Systems Interconnection SAS – Substation Automation System SE – Subestação de Energia Elétrica SEP – Sistema Elétrico de Potência SCL - Substation Configuration Language TR – Transformador TC – Transformador de corrente VLAN – Virtual Local Area Network

Page 6: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

Resumo

O trabalho aborda a norma IEC61850 para a automação de subestações,

identificando as suas funcionalidades, dinamismos, requisitos e definições.

Demonstra algumas aplicações, já disponíveis no mercado, através dos aplicativos

desenvolvidos para os IED's (Intelligent Eletronic Devices).

Assim o trabalho faz referência a importância das características que os

dispositivos devem abranger para o cumprimento da norma. As funcionalidades e

os benefícios da norma, já ressaltados em varias publicações, e artigos nacionais

e internacionais. Através das ligações lógicas entre LN (Logical Nodes), as

vantagens da mensagem GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), e

esquemas e filosofias de proteção.

O estudo de caso da SE DRACENA, possibilitou exemplificar uma forma

inovadora e sustentável (redução de cablagem significativa), a implantação da

função Falha do Disjuntor (50BF). Assim como um novo meio de ensaio utilizando

os equipamentos (caixa de teste e relés) já disponíveis na regional OJ,

possibilitando também a criação de novas guias de manutenção a serem usadas

posteriormente.

Todo o projeto foi executado utilizando os recursos, e infraestrutura do grupo

ISACTEEP, buscando atender as necessidades rigorosas observadas em campo.

Sendo ao final demonstrado os caminhos, soluções e resultados obtidos utilizando

a norma IEC61850.

Page 7: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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1 - Introdução

Os sistemas de comunicação de dados sempre foram um fator crítico nas

operações em tempo real, equipamentos de diferentes fabricantes e diferentes

modelos, necessitam varias vezes de muito esforço para efetuar a troca de

informações. Assim como a posição geográfica dos equipamentos que sempre

precisam de uma forma rápida e confiável de atuação e comunicação.

Utilizando das redes de comunicação, é possível agrupar dados como: medição,

comando e sinalizações, que por sua vez trafegam na rede seguindo protocolos

que ditam as premissas básicas, para que os equipamentos da subestação

possam trocar informação com confiabilidade.

Porém os vários e diferentes tipos de protocolos tornaram-se uma indisposição

para a configuração de equipamentos que possam se comunicar, criando assim

ilhas de informações. O padrão IEC 61850 busca padronizar a troca de pacotes de

dados entre os diferentes tipos de equipamentos presentes no sistema elétrico de

potência, buscando assim a interoperabilidade dos equipamentos do SEP.

Através deste estudo de casos é possível verificar a atuação da proteção Falha do

Disjuntor através da utilização da rede de comunicação, utilizando o padrão IEC

61850 através das mensagens do tipo GSE(GOOSE).

2 – Filosofias e princípios de proteção

2.1 – Funções da proteção do sistema

As concessionarias do SEP (sistema elétrico de potência) possuem como uma das

metas, garantir economicamente a qualidade do serviço, e garantir segurança nos

tempos de vida das suas instalações. No entanto, o SEP possui algumas

anomalias indesejáveis durante a operação que prejudica os equipamentos de

manutenção. Dentre as prováveis situações de defeitos podemos destacar [1]:

• Os curtos circuitos

• Problemas físicos e mecânicos

• Situação Critica

• Descargas atmosféricas

• Surto de chaveamento

Page 8: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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A atenuação dos efeitos indesejáveis para o SEP deve ser assegurada pelo

sistema de proteção, que por sua vez resguarda de melhor maneira a integridade

de alimentação de energia elétrica dos usuários. O sistema de proteção deve

pleitear as algumas necessidades como:

• Velocidade

• Confiabilidade

• Sensibilidade

• Segurança

• Seletividade

Assim o sistema de proteção do SEP, deve ser um ponto vital em qualquer

projeto, ou plano de manutenção de uma SE.

2.2 – Filosofias de Proteção

A filosofia de proteção, utilizando a premissa de isolar qualquer defeito no sistema,

afetando uma mínima parcela do SEP. As filosofias básicas são dividas em

• Proteção de Geradores

• Proteção de Linhas de transformadores

• Proteção de Barramentos

• Proteção de Linhas de Transmissão

• Proteção de Alimentadores

O principio da confiabilidade é atendido utilizando o conceito de redundância,

aplicada pelas proteções principais e de retaguarda. Caso a primeira falhe, a

proteção de retaguarda entra em operação até a correção da anomalia.

2.3 – Funções de Proteção

A função de proteção é a reunião de atributos exercidos para fins previamente

estabelecidos e definidos, dentro de uma determinada categoria ou modalidade de

atuação [1].

A função de proteção é feita por equipamentos, que seguem uma padronização

numérica de proteção relacionada no anexo um.

Page 9: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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Figura – 1: Filosofias de Proteção

A seguir serão discutidas as funções utilizadas para a realização deste trabalho.

2.4 – Proteções de Sobrecorrente

Um princípio simples e eficiente de proteção é o emprego da magnitude da

corrente como um indicador de falta, como o nome já diz, sobrecorrente pode ser

utilizado para proteger qualquer elemento de um sistema de energia [1].

2.5 – Proteções Falha do disjuntor

A redundância da proteção pode ser justificado pelo auto custo e importância do

componente do sistema elétrico protegido. A isolação da falta é dada pelo

seccionamento do trecho faltoso do SEP, que utiliza o disjuntor para interromper a

passagem de energia no trecho. Um disjuntor bem fabricado e dimensionado

raramente deixa de interromper a corrente, quando acionado por um comando ou

proteção. Contudo caso este equipamento venha a falhar, transformam uma falta

em um trecho, em um curto circuito para outro barramento associado.

Page 10: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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Para que a proteção possa atuar corretamente, ela deve ser composta por relés e

sensores de sobrecorrente de fase e de neutro, temporizadores e relés de

bloqueio, com os seguintes requisitos:

• Partida por atuação de proteção que acione o disjuntor, exceto subtenção e

sobretensão.

• Abertura ou fechamento do disjuntor mal sucedido, que cause discordância

de polos.

• Possuir um RETRIP para nova tentativa de abertura, antes do TRIP50BF

de comando final.

• Comandar a abertura e bloqueio de fechamento de todos os disjuntores

necessários para isolar a falta.

• Acionamento por problema mecânico, baixa pressão, entre outros.

3 – IED's (Intelligent Eletronic Devices) – Dispositivos Eletrônicos

Inteligentes

A automação de subestações possui soluções novas utilizando a tecnologia

implantada pela norma IEC61850, os IED's são os dispositivos capazes de realizar

essas tarefas. São unidades multifuncionais e passíveis de diferentes

parametrizações, para as proteções, medições, controle e monitoramento. A

figura 3 ilustra de maneira esquemática os IED's:

Figura – 2: Esquemático de um IED.

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Para que um IED seja compatível com a norma IEC61850, ele deve preencher

vários requisitos como interoperabilidade, portas de comunicação TCP/IP, entre

outros presentes na parte três da norma [3].

A possibilidade de comunicação entre os IED's vem da possibilidade de se

trabalhar com os dados digitalmente, uma vez que uma medição de tensão é

amostrada e digitalizada, é possível usufruir das infinitas possibilidades de

comunicação digital disponíveis atualmente.

4 – IEC 61850

4.1 - Introdução

A automação das subestações demanda a implantação de uma estrutura de troca

de dados inteligente e confiável, envolvendo computadores, equipamentos de

medição, proteção, sinalização. Essa integração de equipamentos demanda uma

diversidade de equipamentos de diferentes fabricantes, o que torna a

padronização dos dados onerosa.

Os protocolos são uma forma de padronização de troca de informação,

estabelecendo regras, formatos e métodos de troca de pacotes de bits, que

asseguram a confiabilidade da troca precisa de informação.

O elevado número de protocolos, tem se tornado um desafio frequente na

automação das SE's, referente à conexão entre diferentes tipos de equipamentos.

Portanto a norma IEC61850 surge como um requisito no mercado de

interoperabilidade [9].

Figura – 3: Protocolos de Comunicação.

Page 12: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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4.2 – Composições do protocolo IEC 61850

A norma IEC61850 estabelece um padrão aberto, a prova do futuro, permitindo

acompanhar a tecnologia para futuras ampliações em bays. A norma possui um

padrão orientado ao fluxo de informação, diferente do fluxo orientado ao sinal. A

informação é publicada e o leitor tem a possibilidade de escolha de utilização.

Para isso o padrão IEC 61850 foi protocolado e organizado em 10 partes, cujas

são numeradas na figura 4 abaixo[2].

Figura – 4: Composição da Norma IEC 61850.

Page 13: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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4.3 – Comunicações de funções e modelos de dispositivos

A parte 5 do protocolo IEC 61850, especifica os requisitos para a comunicação

das diferentes funções presentes no SAS. As funções referem-se aos tipos de

tarefas a serem executados (proteção, monitoramento, controle) em diferentes

níveis hierárquicos.

O padrão IEC 61850 busca fornecer a interoperabilidade entre as diferentes

funções (Functions, F), que são implementadas em dispositivos físicos (Physical

Devices, PD), através da divisão em subfunções, ou nós lógicos (Logical Node,

LN). Os nós lógicos podem trocar informações através de conexões lógicas

(Logical Connections, LC) e físicas (Physical Connections, PC) [8], [9].

Figura – 5: Conexões e Nós Lógicos.

4.4 – Nó Lógico, LN

Os protocolos normalmente definem como os bytes serão transmitidos, utilizando

um conceito orientado a sinais, forçando o mapeamento manual dos sinais,

elemento por elemento, endereço por endereço. O padrão IEC 61850, em

contraste com o modelo anterior, utiliza o conceito de orientação a objeto, para

uma modelagem de dados orientada a informação e não aos dispositivos, o fluxo

de informação não se referencia a pontos e sim aos equipamentos.

Um IED que disponibiliza o IEC 61850 é composto por um hardware (dispositivo

físico) conectado a um barramento de informação através de um endereço (físico

Page 14: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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e lógico), contendo funções (dispositivo lógico) anteriormente determinadas para o

seu funcionamento como na figura 6.

As funções básicas de funcionamento de um SAS (supervisão, proteção, controle)

foram classificadas e dividias em subfunções ou nós lógicos.

Figura – 6: Composição dos objetos da norma IEC 61850.

Por sua vez os nós lógicos permitem criar representações virtuais de um

dispositivo real.

Portanto o IEC 61850 define um dicionário de nomes e uma estrutura hierárquica

de objetos como: chaves seccionadoras, disjuntores, proteção de sobrecorrente,

entre outros, que são agrupados em grupos específicos que são identificados por

indicadores como segue a tabela 1 abaixo:

Page 15: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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Tabela – 1: Composição dos grupos de LN's.

Cada LN possui uma denominação, sempre iniciada pelo grupo indicador, como:

• MMXU – Medição Operativa e Indicativa

• XCBR – Chave Disjuntor

• XSWI – Chave Seccionadora

• TCTR – Transformador de corrente

• RREC – Religamento Automático

• RBRF – Falha do disjuntor

Os nós lógicos mantem uma relação de dados congruentes a suas operações.

Cada elemento de dados tem um nome único e singular, sendo que sua

representação tem sentido definido nas operações do SEP.

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Figura – 7: Composição de um Nó Logico (LN).

O nó lógico da figura 7 é a representação de uma chave disjuntor XCBR, indicador

X (Disjuntor e Seccionadora) e CBR (Circuit Breaker).

Este dispositivo contém uma classe de dados associado tais como [7]:

• Pos: Posição

• OpCnt: Contador de Operações

• BlkOpn: bloqueado para comando de abertura

• LOC: bloqueado

O elemento de dado associado, Pos, é pertencente à classe de dado comum

(CDC) DPC – Controllable Double Point, onde possui os atributos pertencentes a

este tipo de operação como:

• Pos.ctlVal - Controle de fechamento, ou abertura

• Pos.stVal – Representa a posição real do disjuntor

As classes de dados comuns podem ser encontradas na parte 7.1 da norma [4].

Assim utilizando os conceitos dos LN é possível padronizar todo equipamento e

função de uma SE, mantendo a interoperabilidade entre os diversos IED's mais

segura.

5 – Mensagens GOOSE

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A norma IEC 61850 prevê o uso da comunicação horizontal como troca de

informações prioritárias dos IED's, comunicação ponto a ponto (peer to peer). O

Generic Object Oriented Substation (GOOSE) é um tipo de mensagem que é

transmitida fora da camada de transporte, é uma mensagem que caminha no

enlace do sistema OSI [9]. Portanto ela não possui um nível de abstração elevado,

o que a torna rápida, porém, a confirmação do recebimento da mensagem não é

realizada.

As mensagens são publicadas na rede, com uma taxa de repetição programável

como na figura 8. Assim é possível aumentar a probabilidade de entrega da

mensagem.

Figura – 8: Características dos tempos de transmissão.

Onde

• T0: Transmissão do GOOSE em condições estáveis.

• T(0): Transmissão do GOOSE interrompida por um evento.

• T1: Transmissão do evento, com uma maior frequência.

• T2 e T3: Transmissão transitória, até atingira estabilidade.

O modelo GOOSE, utiliza um agrupamento de dados (Data Sets), que é

transmitido. Com isso as mensagens são publicadas, para todos os dispositivos

ligados a rede de comunicação (Multicast). A informação é disponibilizada

(publisher), e a leitura (subscripter) é feita para quem possui interesse (figura 9).

Dados de tensão, corrente, binários, valores de estados podem estar contidos

dentro de um data set.

Page 18: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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Figura – 9: Transmissão dos dados, através das mensagens GOOSE.

Cada mensagem enviada possui um pacote de parâmetros de comunicação, como

VLAN ID, o tipo de prioridade e um endereço MAC (Media Accsess Control). Cada

mensagem utiliza de um endereço MAC padronizado da seguinte forma:

01-0C-CD-01-00-00 - 01-0C-CD-01-FF-FF

Onde:

1. Os três primeiros octetos são definidos pela IEEE como 01-0C-CD.

2. O quarto octeto deve ser 01 para GOOSE, 02 para GSSE, 04 para Sampled

Values.

3. Os dois últimos podem ser usados singularmente para cada IED.

Com isso a norma IEC61850 possui uma ferramenta poderosa de comunicação,

entre os aparelhos dos pátios e bays, de uma subestação.

6 – Arquitetura da rede de comunicação

Como a norma IEC61850 define um dicionário de nomes que devem ser

respeitados, é de vital importância uma padronização das informações da troca de

configurações dos dispositivos. A SCL (Substation Configuration Language) é uma

configuração baseada em XML (linguagem de padrão mundial para intercambio de

informações).

A parte de numero seis [10] da norma define quatro tipos de arquivos, utilizados

nas fases do projeto:

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• System Specification Description (SSD): Funções do SEP

• Substation Configuration Description (SCD): Definição da subestação

• IED Capability Description (ICD): Os tipos de dados suportados pelo IED

• Configured IED Description (CID): Descreve a configuração de um IED

O arquivo SSD, descreve o diagrama unifilar da SE e os LN's necessários,

enquanto o SCD contém dados sobre todos os IED's (dados de configuração de

comunicação). O arquivo ICD descreve os recursos disponíveis em um IED

(GOOSE, LN's). O arquivo CID, descreve um único IED e inclui informações de

endereços.

Figura – 10: Arquivos SCL.

7 – Estudo de caso da SE DRACENA

A SE DRACENA, possui em seu pátio alguns equipamentos de manobras que

serão utilizados para um estudo de modernização de suas funções de proteções

lógicas e intertravamentos.

Os transformadores TR-4 e TR-3 (figura 11) possuem em suas unidades de bays

relés de proteção digitais equipados com suporte ao protocolo IEC61850, assim

como o relé do bay do disjuntor 18352-4 (figura 11). Os relés possuem as funções

lógicas de sobrecorrente e falha do disjuntor implementado. Porém toda a

comunicação de dados e comandos entre os equipamentos de pátio e os

equipamentos de bays, é feita por meio de elementos analógicos (contatos e fios

de cobres).

Utilizando os novos meios de comunicação que a norma IEC61850 proporciona, é

possível utilizar as mensagens GOOSE para o interfaceamento entre as funções

Page 20: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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de proteções dos relés, através da rede intranet (fibra ótica, cabos de rede) da

subestação.

Simulando uma falta no lado de baixa do TR-3, pelos princípios de seletividade

deve-se atuar o comando de abertura por sobrecorrente do disjuntor associado ao

TR-3. Contudo foi simulada uma falha do disjuntor 18352-7 por uma falha

mecânica, visto a não interrupção de corrente, o relé do disjuntor 1835-7 associa

então uma falha do disjuntor, comunicando os relés necessários para a

coordenação do sistema, através da publicação das mensagens GOOSE para os

equipamentos associados à rede, no caso o relé do disjuntor 18352-4.

Figura – 11: Diagrama de manobra do TR-3 e TR-4 da SE DRACENA.

8 – Matérias e métodos

Os materiais utilizados foram todos fornecidos pela ISACTEEP, e os ensaios

foram realizados em ambiente laboratorial:

• Caixa de testes Doble F6150 (com o protocolo IEC61850)

• Relé de proteção AREVA P443

• Notebook

• Software's: MicomS1, F6teste, GSEconfigurator, WireShark

O software MICOMS1 foi utilizado para a configuração da mensagem GOOSE de

falha do disjuntor (50BF), e a parametrização das funções de proteção no IED

P443.

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O IED P443 da Areva utilizado permite apenas o uso do dataset contendo as

informações do nó lógico G (funções genéricas).

Portanto as mensagens System.Gos.GGIO2.Ind1.stVal(ST) e

System.Gos.GGIO2.Ind2.stVal(ST) foram condicionadas para a representação do

RETRIP (BFfail Trip 3ph) e TRIP50BF (BFfail2 Trip 3ph) respectivamente. A

partida da função falha do disjuntor foi feita utilizando uma lógica interna do IED

P433 (figura 12).

Figura – 12: Diagrama Lógico da função Falha do Disjuntor.

Os tempos da função falha do disjuntor foram condicionados a 200ms para o

RETRIP e 400ms para o TRIP50BF de acordo com a figura 13:

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Figura – 13: Parametrização da função falha do disjuntor do IED P443.

A função falha do disjuntor será ativa quando receber um sinal de TRIP externo e

a corrente passante for superior a 250mA no lado de baixa do TC.

O software GSECONFIGURATOR permite a comunicação e configuração das

mensagens GOOSE com a caixa de teste F6150. O arquivo Areva_P443.CID foi

descarregado e suas mensagens condicionadas a uma repetição de 1000ms na

rede através da caixa de teste. As mensagens GOOSE condicionais de parada de

atuação (RETRIP e TRIP50BF) foram relacionadas com as entradas digitais, GN1

e GN2, da caixa de teste figura 14.

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Figura – 15: Curva da simulação das faltas.

O anexo traz algumas fotos da montagem do experimento.

9 – Resultados

Os resultados foram obtidos capturando os pacotes de mensagens GOOSE

através do software WireShark como mostrado na figura 15:

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Os tempos de coordenação foram registrados para diferentes valores de corrente

e tabelados utilizando o software F6Test da Doble.

Tabela – 2: Tempos de coordenação do sistema.

Observa-se então que o tempo de atuação Tact (ms) foi satisfatório com um erro

de aproximadamente três por cento.

10 - Conclusão

O projeto envolveu o estudo sobre as funções de proteção do SEP, dando ênfase

as filosofias empregadas neste estudo de casos. A função falha do disjuntor é uma

proteção de retaguarda, sendo uma redundância importante para a integridade do

sistema por completo.

Através dos conceitos introduzidos pela norma IEC 61850, foi possível identificar

uma nova e vantajosa solução para a implantação das funções de proteção no

SEP. A norma é subdividida em 10 partes e traz consigo um conjunto de

disposições e padronizações a serem seguidas para o seu planejamento e

execução.

Utilizando o conceito de interoperabilidade, através do uso dos nós lógicos (LN),

foi possível transmitir dados de estados e comandos de equipamentos de

fabricantes distintos através das rápidas mensagens GOOSE. As mensagens

contendo os datasets são transmitidas em ciclos com uma frequência definida

para cada estado, possuem também a característica Multicast de

Publisher/Subscripter (Publicador/ Assinante), a execução e interpretação da

função é feita pelo IED.

O estudo de caso na SE DRACENA 138kV/69kV contemplou o desenvolvimento

de uma lógica de proteção, comunicação e automação baseado nos conceitos

difundidos pela norma IEC 61850. A função de proteção falha do disjuntor (50BF)

Page 27: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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foi implantada no relé P443 da AREVA, e por sua vez foi ensaiada em laboratório,

simulando o caso de falta na configuração proposta (figura 11).

Os pacotes de dados foram capturados utilizando o software WireShark (Sniffer),

mostrando assim o resultado das troca de mensagens precisa entre os diferentes

IED's (figura 15). Comprovou-se também a redução de cablagem e tempo de

comissionamento, o projeto se torna muito mais ágil e sustentável.

Concluem-se então as inúmeras vantagens da utilização da norma IEC 61850

para a comunicação horizontal entre os equipamentos de campo. A possibilidade

de associar estados de equipamentos de manobras (disjuntores e seccionadores),

comandos de abertura e fechamento (TRIP), intertravamentos, publicando as

informações para a rede intranet da SE, e assim utilizando-as para a realização de

manobras e coleta de informações através dos IED's.

A norma IEC 61850 necessita de treinamento de capital humano para a sua

implantação e manutenção, porém propicia uma nova de arquitetura de SE, muito

mais sustentável (redução de cabos), padronizada e confiável.

Page 28: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

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11 – Referências

[1] - COURY, D.V; OLESKOVICZ,M; GIOVANINI, R.Proteção Digital de

Sistemas elétricos de Potência: dos relés eletromecânicos aos

microprocessados inteligentes. São Carlos: EESC-USP, 2007. ISBN 978-85-

85205-78-2.

[2] - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION. IEC 61850-1-

Communication networks and systems in substations. Part 1: communication

networks and systems in substation. 2002. CEI/IEC 61850-3:2002.

[3] - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION. IEC 61850-3-

Communication networks and systems in substations. Part 3: general

requirements. Suiça 2002. CEI/IEC 61850-3:2002.

[4] - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION. IEC 61850-7-

Communication networks and systems in substations.Part 7-1: Basic

communication structure for substation. Suiça 2002. CEI/IEC 61850-3:2002.

[5] - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION. IEC 61850-7-

Communication networks and systems in substations.Part 7-2: Basic

communication structure for substation. Suiça 2002. CEI/IEC 61850-3:2002.

[6] - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION. IEC 61850-7-

Communication networks and systems in substations.Part 7-3: Basic

communication structure for substation. Suiça 2002. CEI/IEC 61850-3:2002.

[7] - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION. IEC 61850-7-

Communication networks and systems in substations.Part 7-4: Basic

communication structure for substation. Suiça 2002. CEI/IEC 61850-3:2002.

[8] - MIRANDA, Juliano Coêlho. IEC-61850 : interoperabilidade e

intercambialidade entre equipamentos de supervisão, controle e proteção através

das redes de comunicação de dados [online]. São Carlos : Escola de Engenharia

de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2009. Dissertação de Mestrado em

Sistemas Elétricos de Potência. [acesso 2012-08-27]. Disponível em:

<http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-16062009-102211/>.

[9] - VICENTE, Décio Tomasulo de. Aplicação dos padrões da norma IEC 61850 a

subestações compartilhadas de transmissão/distribuição de energia elétrica

[online]. São Paulo : Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, 2011.

Dissertação de Mestrado em Sistemas de Potência. [acesso 2012-08-27].

Page 29: Abordagem prática da norma IEC 61850 (Mensagens GOOSE) - Estudo de caso na SE Dracena

23

Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-09032012-

151057/>.

[10] - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION. IEC 61850-6-

Communication networks and systems in substations.Part 6: Configuration

description language for communication in electrical substations related to IEDs.

Suiça 2002. CEI/IEC 61850-3:2002.

[11] - Santos, L. F. Pereira, M. “Uma Abordagem Prática do IEC61850 para

Automação, Proteção e Controle de Subestações”, VII Simpase;

[12] - S. Kimura, A. Rotta, R. Abboud, R. Moraes, E. Zanirato, and J. Bahia,

“Applying IEC 61850 to Real Life: Modernization Project for 30 Electrical

Substations,” proceedings of the 10th Annual Western Power Delivery Automation

Conference, Spokane, WA, April 2008.

[13] - J. Alzate, D. Dolezilek, V. M. Flores, and D. Espinosa, “Case Study: Design

and Implementation of IEC 61850 From Multiple Vendors at CFE La Venta II,”

proceedings of the 9th Annual Western Power Delivery Automation Conference,

Spokane, WA, April 2007.

[14] - MiCOMho P443 Technical Guide: P443/EN T, AREVA T&D Automation

and Information Systems. www.areva-td.com/protectionrelays/P443.

[15] –F6150 DOBBLE Techical Guide; Dobble Engineering.

[16]- Sérgio Henrique Fantinatti Carnietto – (18) 3741-9906

[17] – Alexandre Lázaro Campos – (18) 3741-9905

[18] – Décio Tomásulo de Vicente – (11) 4589-6500

[19] – Eder Jose Fraioli – (17) 3241-3856

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12–Anexos

Anexo – 1: Funções de Proteção

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Anexo – 2: Equipamentos utilizados para o ensaio, IED Areva P443 e caixa de

teste Doble F6150.

Anexo – 3: Equipe OJxC.