desenvolvimento de sistema de supervisão de vandalismo em isoladores .2015-02-24 · vandalismo

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  • Desenvolvimento de Sistema de Superviso de Vandalismo em Isoladores de Linhas de Trans-

    misso Resumo- Este projeto de pesquisa foi iniciado em janeiro de

    2004 atravs de um trabalho conjunto entre a concessionria Eletronorte e o LIF-COPPE/UFRJ, e tem por objetivo o desen-volvimento de um sistema de superviso de cadeia de isolado-res de vidro/porcelana em trechos de linhas de transmisso sujeitas ao vandalismo tendo em vista a preveno de interrup-es e controle da situao. Este tipo de vandalismo realizado principalmente atravs de disparos de armas de fogo. Os isola-dores, quando atingidos, estilhaam e reduzem o nvel de iso-lamento da cadeia de isoladores. H casos onde devido ao n-mero elevado de isoladores danificados torna-se obrigatrio o desligamento da linha para a interveno da manuteno. Nos casos mais comuns, onde ocorre a perda de algumas saias de isoladores, h uma concomitante perda de isolamento que pode acarretar interrupes ou interveno da manuteno em situ-ao crtica. O sistema prev a instalao de duas cmeras CCD de baixo custo em duas torres contguas, de forma que cada uma fique voltada para as cadeias de isoladores da outra, simultaneamente. Em cada torre haver uma Unidade Remo-ta (UR) contendo hardware e software responsvel pelo contro-le da cmera, aquisio e pr-processamento das imagens cap-tadas. As imagens sero enviadas por meio de telefonia celular padro GSM/GPRS com link via Internet. As imagens so pre-liminarmente armazenadas na UR e em seguida transmitidas via padro protocolar ftp para um site, contendo homepages que gerenciam e ps-processam estas imagens em um compu-tador servidor. O link de comunicao proposto neste projeto bi-direcional e assim o operador poder, a qualquer momento, solicitar ao sistema na torre para enviar uma fotografia da cadeia de isoladores. Dessa forma, no somente monitoramos em situaes de rotina ou pr-programadas, como tambm aleatoriamente, ou melhor, quando houver necessidade. Estas URs foram instaladas na cidade de Imperatriz, estado do Ma-ranho, onde esto localizadas as torres da LT IZCO 500kV.

    Palavras-chave Isoladores, Linha de Transmisso, Moni-toramento, Vandalismo, Cmera CCD.

    I. INTRODUO A degradao no-intrnseca dos isoladores de vidro e/ou porcelana, presentes nas Linhas de Transmisso, realizada por interferncias externas deve ser abordada com a mesma relevncia pelas concessionrias do setor eltrico, pois os riscos e danos fsico-financeiros sero os mesmos, nos dois casos. Neste sentido, busca-se atravs do desenvolvimento deste projeto minimizar as possibilidades de risco/segurana e interrupes/desperdcio. A proposio de superviso por imagens, surge de dois im-portantes fatores que envolvem o problema: as distncias envolvidas em LT so muito grandes; e as regies onde os

    Estes trabalho foi apoiado parcialmente pela Centrais Eltricas do Norte do Brasil - ELETRONORTE.

    1Laboratrio de Instrumentao e Fotnica da COPPE/UFRJ. (http://www.lif.coppe.ufrj.br). 2Centrais Eltricas do Norte do Brasil ELETRONORTE. (http://www.eln.gov.br).

    isoladores esto mais sujeitos degradaes provenientes de

    interferncias externas so, em geral, conhecidas pela con-cessionria. A unio destes dois fatores justifica a proposi-o de monitoramento telemtrico por imagem destas torres e isoladores, que permitiro agilidade e eficincia no pro-cesso de manuteno da LT, sem mencionar o fato da redu-o de custos. Portanto, a concessionria Eletronorte (ELN) em conjunto com o LIF - COPPE/UFRJ propos ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica - ciclo de P&D 2001-2002), a criao deste projeto que tem por objetivo o desenvolvimento de um sistema de superviso de isoladores em trechos de Linhas de Transmisso (LT) sujeitas ao van-dalismo visando a preveno de interrupes e controle da situao. Esse tipo de vandalismo realizado atravs de disparos de armas de fogo (ou outros objetos similares) nos isoladores, ou, at mesmo, por animais selvagens que invo-luntariamente podem cometer aes degradantes ao sistema. Estes, quando alvejados, estilhaam e reduzem o nvel de isolamento da cadeia de isoladores. Nos casos mais comuns, onde ocorre a perda de uma ou mais saias de isoladores, h uma perda de isolamento que pode causar a interrupo da LT, criando uma situao de risco, insegurana e prejuzo financeiro para a concessionria.

    M.M. Werneck, F.L. Maciel, C.C. Carvalho, R.M. Ribeiro, P. Porciuncula LIF/COPPE/UFRJ1E.P. Antunes ELETRONORTE2

    O desenvolvimento desta tecnologia permite obter informa-es, quase em tempo real, a respeito do estado fsico de isoladores predispostos ao vandalismo, permitindo assim a interveno da manuteno sem que haja maiores danos operao da LT. Simultaneamente s aes tecnolgicas para minimizar o vandalismo, as concessionrias promovem campanhas de conscientizao junto s populaes situadas prximas s faixas de servido das LTs [1,2]. Neste sentido, a Eletronor-te, Diviso de Transmisso de Marab, promoveu, ultima-mente, uma campanha contra o vandalismo nas linhas de transmisso direcionada aos alunos de escolas e povoados que ficam ao longo das faixas de servido das linhas de transmisso de Tucuru/Marab, Marab/Imperatriz e Mara-b/Carajs visando conscientizar os moradores da importn-cia de minimizar acidentes e vandalismo.

    II. DESCRIO DO SISTEMA E METODOLOGIA O sistema prev a instalao de duas cmeras CCDs em duas torres de transmisso contguas ( 400 m de afasta-mento), sendo que uma estar voltada para outra, ou seja, uma cmera dever visualizar, atravs de ajuste de zoom, a parte superior da outra torre incluindo a totalidade das ca-deias de isoladores. Tecnicamente, o sistema visa a obteno e transmisso de imagem fotogrfica da parte superior das torres rotneira-mente. Para atingir este objetivo o sistema a ser instalado nas torres dever ser capaz de acionar o hardware eletrni-co, atravs de CPU local, que transmitir a(s) imagem(ns) das cadeias de isoladores quando desejado. Esta CPU arma-

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    zena e transmite a imagem para o provedor Internet. So vrias as possibilidades tcnicas de transmisso destas ima-gens para a Central, entretanto, neste caso em especial a quantidade de dados/bytes a ser enviada por imagem no pequena o que nos direciona ao uso de telefonia celular em funo dos custos reduzidos neste tipo de comunicao e da disponibilidade local. As imagens so enviadas, via internet, para um provedor que disponibiliza o acesso exclusivamente aos usurios autorizados. Ao chegarem concessionria, as imagens sero manipuladas por programa (ambiente WEB) desenvolvido exclusivamente para gerenci-las. Portanto, o mtodo proposto para estabelecer o link de comunicao dos dados deve possuir custo-benefcio relativamente baixo, pois baseia-se no uso da Internet. O projeto prev a bidirecionalidade da comunicao do sis-tema, ou seja, o operador poder, a qualquer momento, soli-citar ao sistema instalado na torre, que seja enviada uma fotografia dos isoladores. Desta forma, no somente moni-toramos a situao dos isoladores em situaes rotineiras, como tambm podemos executar superviso aleatria em funo da necessidade de manuteno. O diagrama geral do projeto apresentado na Figura 1.

    Figura 1 Diagrama geral do projeto.

    A. Telemetria Inicialmente as solues propostas para realizar a comuni-cao bidirecional de dados com a unidade remota (UR) a ser instalada nas torres seriam celular, satlite, rdio, linha privada de telefonia fixa ou fibra ptica. A soluo a ser escolhida deveria possuir custo aceitvel e ao mesmo tempo ser genrica no que se refere a grande disperso geogrfica de atuao da ELN. Outro ponto de extrema relevncia seria a integrao das informaes ELN por meio da Internet, pois facilitaria o acesso e reduziria os custos em virtude da rede j estar insta-lada e disponvel em quase todo o planeta. Esta integrao com a Internet tem sido progressivamente mais empregada como pode ser observado nos trabalhos de Kuo,C. [3], Ven-trella, A. G. [4] e Yabiku, C. S. [5]. As condies do projeto implicavam numa quantidade razo-vel de dados inerentes s imagens capturadas, mesmo con-siderando tcnicas de compactao, tais como, MPEG [4]. Desta forma, qualquer opo de tcnica de telemetria com altas taxas de custos em relao quantidade de trfego de dados seria invivel. Neste aspecto, no podemos citar o uso de satlite como uma soluo adequada para os nossos pro-psitos, com foi o caso aplicado por Carvalho, J.R. [6], onde ocorria o envio espordico de poucos dados.

    A disponibilidade de cabos de fibras pticas por parte da ELN seria algo complexo de ser realizado e implementado. Por outro lado, o uso de rdio implicaria na obrigatoriedade da existncia de visada entre os pontos de comunicao; condio nem sempre disponvel. Sem mencionar que o sistema via rdio impe uma taxa de velocidade de comuni-cao muito baixa [4] (e no muito confivel) para os nos-sos propsitos. Da mesma forma, a disponibilizao de li-nhas privadas (LP) de telefonia fixa por parte da concessio-nria de telefonia local algo muito improvvel devido grande disperso de atuao da ELN (como j mencionado), sendo que, muitas destas reas esto em locais afastados das regies urbanas. Os investimentos seriam muito altos nestes dois casos. Apesar de nossa equipe ter experincia em uso de LP [5], seria realmente imprescindvel a proximidade com centros urbanos, fato no muito provvel em nosso projeto. Informaes tcnicas obtidas sobre a disponibilidade de sinal digital de telefonia celular na regio onde sero insta-ladas as URs, associadas ao expressivo avano tecnolgico desta rea, resultou na escolha desta tcnica como a mais apropriada para o nosso projeto. Agrega-se o fato de que a porta de entrada na Internet seria na prpria localidade evi-tando qualquer tipo de custo adicional devido ligaes interurbanas. A taxa de velocidade de comunicao perfei-tamente aceitvel e a engenharia de produto dos equipamen-tos envolvidos na implementao des

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