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1TEMA 25 - A03

Autores:Ângelo MibielliPaulo Marcos PaivaNelson Zeni JuniorMoacir Fassina Junior

Palestrante: Ângelo Mibielli

TEMA 25 – AO3

INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS NA PEQUENA CENTRAL HIDRELÉTRICA

2TEMA 25 - A03

• Evolução dos Sistemas na Central de Geração;

• Comparando Filosofias;

• Exemplo Prático;

• Composição do Sistema;

• Funções;

• Aspectos Relevantes;

• Conclusão.

3TEMA 25 - A03

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS

4TEMA 25 - A03

GERADOR TURBINA

REGULADOR MECÂNICO DE VELOCIDADE

REGULADOR MECÂNICO DE

TENSÃO

Reguladores Mecânicos

Ações Eletro-Mecânicas Ações Mecânicas

Ações do OperadorAções do Operador

Evolução dos Reguladores no Tempo

5TEMA 25 - A03

GERADOR TURBINA

REGULADOR ELETRO MECÂNICO DE VELOCIDADE

REGULADOR ELETRO MECÂNICO

DE TENSÃO

Reguladores Eletro-Mecânicos

Ações Eletro-Mecânicas Ações Mecânicas

Ações do Operador e Comandos Elétricos



6TEMA 25 - A03

GERADOR TURBINA

REGULADOR ANALÓGICO DE VELOCIDADE

REGULADOR ANALÓGICO DE

TENSÃO

Reguladores Analógicos

Ações Eletro-Mecânicas



Ajustes Facilitados

Ajustes Facilitados

Ações Elétricas


7TEMA 25 - A03

GERADOR TURBINA

REGULADOR DIGITAL DE VELOCIDADE

REGULADOR DIGITAL DE TENSÃO

Reguladores Digitais

Ações Elétricas Ações Eletro-Mecânicas

Ações do Operador, Comandos Elétricos e AutomatismosAjustes

Facilitados e Novas Funções

Ajustes Facilitados e Novas Funções

Mais Informação e Comunicação

RemotaAções do Operador, Comandos Elétricos e Automatismos


8TEMA 25 - A03

GERADOR TURBINA

SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE VELOCIDADE

SISTEMA DE REGULAÇÃO

DIGITAL DE TENSÃO

Sistemas Digitais de Regulação


Ações do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e

Comandos de PeriféricosAjustes Facilitados e Novas Funções


Mais Informação e Comunicação

RemotaAções do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e

Comandos de Periféricos


9TEMA 25 - A03



GERADOR TURBINA

SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO E VELOCIDADE

Sistema Digital Integrado de Regulação



Supervisão e Comunicação

Remota


10TEMA 25 - A03

GERADOR TURBINA

SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO E VELOCIDADE

Sistema Digital Integrado de Regulação e Automação



Supervisão e Comunicação

Remota

AUTOMATISMOS



11TEMA 25 - A03

AUTOMAÇÃO DA UNIDADE GERADORA

GERADOR


SISTEMA DE REGULAÇÃO

DIGITAL DE TENSÃO

Opção Tecnológica

Utilização da Mesma Plataforma de Processamento

SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO EAUTOMAÇÃO

TURBINA

12TEMA 25 - A03


SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO

Otimização do Sistema

SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO

INTEGRAÇÃO

HARDWARE e SOFTWARE

OTIMIZAÇÃO

AUTOMAÇÃO DA UNIDADE GERADORA

OTIMIZAÇÃO

13TEMA 25 - A03

COMPARANDO O SISTEMA CLÁSSICO AO SISTEMA INTEGRADO DE UMA UNIDADE

GERADORA TERÍAMOS

14TEMA 25 - A03

Configuração TRADICIONAL

GERADOR

REGULADOR DE TENSÃO

TURBINA

REGULADOR DE VELOCIDADE

AUTOMATISMO PARTIDA E PARADA

MESA DE OPERAÇÃO

PROTEÇÕES

REGULADORES

PROTEÇÕES DO AUTOM.

PROTEÇÕES

DO GERADOR

PROTEÇÕES

DA TURBINA

INFORMAÇÕES DOS REGULADORES

INFORMAÇÕES DA UNID. GERADORA

UNIDADE GERADORA

15TEMA 25 - A03

Configuração iNTEGRADA

GERADOR TURBINA


INTERFACE DE OPERAÇÃO

PROTEÇÕES

INTEGRADA

INFORMAÇÕES DA UNID. GERADORA

UNIDADE GERADORA

16TEMA 25 - A03

NA PRÁTICA

17TEMA 25 - A03

NOI NON NOI NON NOI NON

NOI NON NOI NON

NOI NON NOI NON NOI NON

NOI NON NOI NON

NOI NON NOI NON

Cubículo do Regulador de Velocidade

Cubículo do Regulador de

Tensão

Cubículo de Automação

SUPERVISÓRIO

Interface

Comando e Controle da

Turbina

Comando e Controle do

Gerador

Periféricos da Turbina e Gerador

Interface

InterfaceInterfaceInterface

NOI NON NOI NON

Cubículo de Proteção

Supervisão da Unidade Geradora

Interface

NOI NON

Rede de Comunicação

18TEMA 25 - A03

NOI NON NOI NON

NOI NON

NOI NON NOI NON

Unidade de Regulação, Automação

Comando e Controle da

Turbina

Comando e Controle do

Gerador

Periféricos da Turbina e Gerador

Interface

Supervisão da Unidade Geradora

SUPERVISÓRIO

19TEMA 25 - A03

Níveis Descrição dos Níveis Sistema ClássicoSistema

Integrado

Nível 4 Comunicação e Comando Remoto.Comunica-se com o nível

3 e nível 2.Comunica-se com nível 3 e nível 1.

Nível 3Supervisório da Unidade Geradora e demais

sistemas da Pequena Central Geradora.

Comunica-se com o nível 1 e demais sistemas da

usina.

Pode ser integrado ao nível 1, conforme

características da PCH.

Nível 2Fica a Unidade de Automação e Controle,

automação da unidade comandando e supervisionando o nível 1 e nível 0.

Conforme descrição.

Automação e Regulação

Integrados o nível 2 desaparece, a comunicação é

direta, otimização de entradas e

saídas.Nível 1

Onde estão localizados o Regulador de Tensão, Regulador de Velocidade e a Proteção da

Unidade Geradora.Conforme descrição.

Nível 0Onde estão localizados os sensores e atuadores

da Unidade Geradora.Conforme descrição.

Sensores são otimizados ao

nível 1.

20TEMA 25 - A03

COMPOSIÇÃO DO SISTEMA INTEGRADO

21TEMA 25 - A03

Unidade de Regulação, Automação e Proteção

Sistema Sistema ÓÓleoleo--HidrHidrááulicoulico

RTVAXRTVAX

Supervisão e Supervisão e Comandos RemotosComandos Remotos

COMUNICACOMUNICAÇÇÃOÃO

Sistema de DrenagemSistema de DrenagemConexão ao SistemaConexão ao Sistema

Sistema Sistema HidrHidrááulicoulico

ServoServo

TR

AN

SD

UT

RA

NS

DU

ÇÇÃ

OÃ

O

TurbinaTurbina

MediMediçção de Freqão de Freqüüênciaência

ExcitaExcitaççãoãoDEsexcitaDEsexcitaççãoão

Aumenta Referencia RVAumenta Referencia RVDiminuDiminuíí Referencia RVReferencia RV

Supervisão de FalhasSupervisão de FalhasSupervisão de BloqueioSupervisão de Bloqueio

Supervisão de PerifSupervisão de Perifééricosricos

EN

TR

AD

AS

E

NT

RA

DA

S

TPTP´́s s -- Tensão TerminalTensão Terminal TR

AN

SD

UT

RA

NS

DU

ÇÇÃ

OÃ

O

TCTC´́s s -- Corrente TerminalCorrente TerminalTensão de CampoTensão de Campo

Corrente de CampoCorrente de CampoTemperaturasTemperaturas

Temperaturas de MancaisTemperaturas de MancaisNNííveisveis

PartidaPartidaParadaParada

Aumenta Referencia RTAumenta Referencia RTDiminuDiminuíí Referencia RTReferencia RT

AduAduçção de ão de ÁÁguaguaRefrigeraRefrigeraçção e Aeraão e Aeraççãoão

Sistema de DrenagemSistema de Drenagem

EN

TR

AD

AS

E

NT

RA

DA

S

Conexão ao SistemaConexão ao SistemaTransformador de PotênciaTransformador de Potência

Gerador e TurbinaGerador e Turbina

InjeInjeçção de ão de ÓÓleoleo

GeradorGerador

~~Controle de Controle de

DisparoDisparo

CONTROLE DE CONTROLE DE TENSÃOTENSÃO

PRPRÉÉ

CCCC

IHM ExcitaExcitaççãoãoControle do RTVAXControle do RTVAX

CONTROLE DE CONTROLE DE VELOCIDADEVELOCIDADE

Sistema de ProteSistema de Proteççãoão

RELESRELES

AduAduçção de ão de ÁÁguaguaTravas e FreiosTravas e FreiosSistema HidrSistema HidrááulicoulicoInjeInjeçção de ão de ÓÓleoleo

SA

SA

ÍÍ DA

SD

AS


SA

SA

ÍÍ DA

SD

AS


22TEMA 25 - A03

NA

Campo

Gerador

CB

NF

PréExcitação

Resistor de Descarga

Chave de Campo

Lógica de Reles Shunt

Transformador de Excitação

Crowbar

Fusíveis

Chave de Campo e Demais Elementos de Potência

Conversor de PotênciaUnidade de Regulação, Automação e Proteção

Turbina

Controle do RTVAX e Proteção

Unidade Hidráulica

Válvula Proporcional

Servomotor

M

M

Filtros

IHM

Comunicação Remota

Sistema de Adução

Lógica de Reles

23TEMA 25 - A03

FUNÇÕES DO SISTEMA INTEGRADO

24TEMA 25 - A03

FUNÇÕES DO SISTEMA - Regulação de Tensão

Controle:

• da tensão terminal do gerador;

• da potência reativa gerada;

• do fator de potência da geração;

• da corrente e tensão do campo do gerador;

• dos limites operativos do gerador;

• da estabilização de sistema de potência;

• das referências do sistema de excitação;

• Customizações do Sistema de Regulação de Tensão;

Supervisão:

• do processo de excitação e desexcitação;

• do processo de controle;

• da pré-excitação;

• dos sinais do Gerador;

• dos sinais da Excitação;

• do transformador de excitação;

• das temperaturas dos cubículos, do conversor de potência;

• das alimentações;

• das proteções inerentes ao sistema;

• da ventilação e exaustação do sistema;

• da comutação das redundâncias;

• Gerenciamento de Alarmes;

• SOE - Seqüência de Eventos;

• Emissão de Relatórios;

25TEMA 25 - A03

FUNÇÕES DO SISTEMA - Regulação de Velocidade

Controle:

• da rotação da turbina / freqüência do gerador;

• da potência ativa gerada;

• da posição do servo do distribuidor, servo das pás do rotor ou servo das agulhas dos ejetores e dos defletores;

• dos limitadores de abertura e potência;

• das referencias do sistema de regulação;

• do processo de aceleração e parada da máquina;

• do freio e da trava;

• Customizações do Sistema de Regulação de Velocidade

Supervisão:

• do processo de Partida e Parada;

• do processo de controle da turbina;

• do sistema óleo-hidráulico;

• dos sinais da turbina;

• do freio e trava;

• das temperaturas do cubículo de controle

• das temperaturas do sistema óleo-hidráulico;

• das alimentações do controle e do sistema óleo-hidráulico;

• das proteções inerentes ao sistema;

• da ventilação e exaustação do sistema;

• da comutação das redundâncias.




26TEMA 25 - A03

FUNÇÕES DO SISTEMA - Automação da Unidade Geradora

Comando:

• da seqüência de partida;

• das seqüências de parada;

• da operação passo-a-passo ou automática;

• Customizações da Automação..

Supervisão:

• do sistema de adução de água;

• da Proteção da Unidade Geradora (Multiproteção);

• dos Reles de Parada (Função 86);

• do circuito de conexão do gerador à carga ou sistema;

• dos mancais;

• do Transformador de Potência;

• da Sincronização da Unidade Geradora;




27TEMA 25 - A03

SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇAO E AUTOMAÇÃO - ARQUITETURA

28TEMA 25 - A03

CONTROLE DOS SISTEMAS COMUNS

SDSC - SUPERVISÓRIO

Concentrador

Ethernet TCP/IPREMOTO

Gateway

CASA DE FORÇA

RTVAX UG03

RTVAX UG02

RTVAX UG01

UNIDADES DE REGULAÇÃO, AUTOMAÇÃO E PROTEÇÃO

Rearme Emergência

RTVX Regulador Integrado

SISTEMA

ÓLEO-HIDRÁULICO

TRANSFORMADOR DE EXCITAÇÃO

CONTROLE DOS SISTEMAS COMUNS

Rearme

Emergência


SISTEMAS REMOTOS

CONV

Rearme

Emergência


CONV

SISTEMAS LOCAL

Estação de Operação e Comando e DemaisComponentes

29TEMA 25 - A03

OTIMIZAÇÃO DOS SISTEMAS COMUNS E OUTRAS INTEGRAÇÕES NA PCH

30TEMA 25 - A03

UTILIZANDO COMO EXEMPLO UMA PCH COM 2 UNIDADES GERADORAS

APLICANDO A INTEGRAÇÃO

31TEMA 25 - A03

GERADOR TURBINA



PROTEÇÕES

INTEGRADA

UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINA

CONVERSOR DE POTÊNCIA

EXEMPLO COM REGULADOR INTEGRADO

GERADORTURBINA



PROTEÇÕES

INTEGRADA

UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINA


SUPERVISÃO E INTERFACE DE OPERAÇÃO

SISTEMAS COMUNS

(AUXILIARES)

32TEMA 25 - A03

GERADOR TURBINA


PROTEÇÕES

INTEGRADA

UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINACONVERSOR DE POTÊNCIA

EXEMPLO COM REGULADOR INTEGRADO

GERADORTURBINA


PROTEÇÕES

INTEGRADA


SUPERVISÃO E INTERFACE DE OPERAÇÃO

SISTEMAS COMUNS

(AUXILIARES)

33TEMA 25 - A03

ASPECTOS RELEVANTES

34TEMA 25 - A03

Confiabilidade

• Baseada na Evolução Digital com maior capacidade de processamento e armazenamento;

• Inversamente proporcional ao número de componentes;

• Múltiplos processadores não representa aumento da confiabilidade, se estes não realizam a mesma função;

• Aumento pela redundância efetiva;

• Princípio baseado nós reles de proteção multifunção (Década de 80);

Simplificação

• Diminuição das interfaces físicas e tarefas decorrentes;

• Facilidades da instalação, comisionamento e manutenção;

Responsabilidades

• Responsabilidade concentrada em um mesmo fornecedor;

35TEMA 25 - A03

CONCLUSÕES

36TEMA 25 - A03

VANTAGENS DO SISTEMA INTEGRADO:

• Maior confiabilidade;

• Redução de sinais externos de entrada e saída;

• Redução de pontos de comunicação;

• Redução de interfaces;

• Redução de equipamentos;

• Simplificação da manutenção e do comissionamento;

• Fornecimento concentrado; (Evita a divisão de responsabilidades);

• Redução de consumo de energia e espaço físico;

• Simplificação da engenharia na interface e na integração;

• Simplificação e facilidade na simulação do sistema;

• Facilidade no Ensaio de plataforma Integrado;

• Redução de custos.

CONCLUSÕES

37TEMA 25 - A03

SISTEMA INTEGRADO

MESMO EQUIPAMENTO DESENVOLVENDO DIVERSAS FUNÇÕES

PROCESSAMENTO CONCENTRADO NA MESMA CPU.

(NÃO EXISTE IMPEDIMENTO DE PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO NO SISTEMA, DEPENDENDO DA FUNÇÃO)

OTIMIZAÇÃO DOS SINAIS E FUNÇÕES

ADEQUADO AO PEQUENO PORTE (RTVAX)

(PODE SER APLICADO AO GRANDE PORTE)

SISTEMA CLÁSSICO

EQUIPAMENTOS DESEMPENHANDO FUNÇÕES ESPECÍFICAS

PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO EM DIVERSAS CPUS

SINAIS E FUNÇÕES REPETIDOS EM CADA SISTEMA

APLICADO A TODOS OS PORTES DE EQUIPAMENTOS

ATENDE A NORMAS E AO ONS COM VANTAGENS APRESENTADAS ANTERIORMENTE

ATENDE A NORMAS E AO ONS

CONCLUSÕES

38TEMA 25 - A03

• A integração traz vantagens para projetos de grande e de pequeno porte;

• A integração dos sistemas de regulação é uma realidade, desde1999 (ABRAGE 2000 e SNPTEE XVII);

• Um único bloco para controle, regulação e automação constituíuma alternativa viável para a engenharia de sistemas de geração;

• A integração da regulação e da automação vai influenciar na forma de se projetar, desenvolver e criar os projetos de geração.(Exemplo dos Relés de Proteção Multifunção);

CONCLUSÕES

39TEMA 25 - A03

REIVAX AUTOMAÇÃO E CONTROLE

Rodovia SC 401 nº 600 – TecnopolisCEP 88030-904 – Florianópolis – SC – Brazil

Phone: 55 48 3027-3700 Fax: 55 48 3027-3700

www.reivax.com.br - [email protected]

Ver 002

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