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.....!