soluções de comunicação de dados para automação disponíveis...

RELATÓRIO TÉCNICO

Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado

Projeto Piloto Smart Grid de Parintins

Desenvolvimento de um Modelo de Referência, para as EDEs, fundamentado na experimentação de aplicações de um conjunto de tecnologias dentro do

conceito Smart Grid

Cotação: 25803/10 (OS: 60901)

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 2 / 14

CPqD – Todos os direitos reservados.

SUMÁRIO

1 Introdução ...................................................................................................................4

2 Lista de Acrônimos.....................................................................................................5

3 Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado .......................................................................................................................6

3.1 GE .................................................................................................................... 6 3.2 ABB .................................................................................................................. 9

4 Referências Bibliográficas.......................................................................................12

5 Conclusões................................................................................................................12

6 Anexos .......................................................................................................................12

6.1 GE .................................................................................................................. 12 6.2 ABB ................................................................................................................ 13

7 Histórico de alterações do documento consolidado.............................................13

8 Execução e aprovação .............................................................................................14

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 3 / 14


Resumo

Este relatório compreende o atendimento do produto “Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado” da Etapa 4.1 “Levantamento das soluções de Telecomunicações para as aplicações de automação propostas”, prevista no cronograma da Proposta Técnica nº 25803/2010 “PROJETO PARINTINS – Desenvolvimento de um Modelo de Referência, para as EDEs, fundamentado na experimentação de aplicações de um conjunto de tecnologias dentro do conceito Smart Grid” da Fundação CPqD para a Eletrobras Distribuição Alagoas.

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 4 / 14


1 Introdução

Este relatório compreende o atendimento do produto “Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado” da Etapa 4.1 “Levantamento das soluções de Telecomunicações para as aplicações de automação propostas” prevista no cronograma da Proposta Técnica nº 25803/2010.

O Projeto Piloto Smart Grid de Parintins (Desenvolvimento de um Modelo de Referência, para as Empresas de Distribuição de Energia da Eletrobrás, fundamentado na experimentação de aplicações de um conjunto de tecnologias dentro do conceito Smart Grid) da Eletrobras Distribuição Alagoas a ser implantado no Município de Parintins com participação de 3 (três) centros de pesquisa nacionais Cepel, CPqD e Universidade Estadual da Amazônia-UEA se baseia em tecnologias de comunicação para as redes de comunicação de medição avançada (AMI - Advanced Metering Infrastructure) das UCs (Unidades Consumidoras - Residencial, Comercial ou Industrial), de comunicação para medição de balanço energético e de temperatura de transformadores de energia elétrica, uma rede de comunicação para automação da rede de distribuição, de comunicação para o transporte das informações coletadas até um centro de gerência (backhaul) e de comunicação para acessos ao backhaul. O backbone e a construção do data center da subestação da EAE não fazem parte do escopo do Edital do Projeto Piloto Smart Grid de Parintins.

O item 2 deste relatório apresenta a lista de acrônimos.

O item 3 deste relatório abordará as Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado.

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 5 / 14


2 Lista de Acrônimos

AMI Advanced Metering Infrastructure

AP Access Point

CEAL Companhia Energética de Alagoas

CEPEL Centro de Pesquisas de Energia Elétrica

CPE Customer-Premises Equipment

DCU Data Collector Unit

DR Demand Response

EAE Eletrobras Amazonas Energia

EDE Empresas de Distribuição de Energia da Eletrobras

HAN Home Area Network

NAN Neighborhood Area Network

MAN Metropolitan Area Network

MTBF Mean Time Between Failures

MTTR Mean Time To Recovery

MTU Meter Transmission Unit

NLOS Non-line-of-sight

PLC Power Line Communication

RF Radio Frequency

UC Unidade Consumidora

WAN Wide Area Network

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 6 / 14


3 Soluções de comunicação de dados para automação disponíveis no mercado

A rede de radiocomunicação de acesso da automação da rede de distribuição será no modo ponto-multiponto na faixa de frequências em 450 MHz.

Esta rede deverá ser composta por 10 rádios RDCs conectados via cabo ethernet geleado (apropriado para ambiente externo exposto ao tempo) aos religadores e instalados a aproximadamente 8,5 m do solo em postes da rede de energia elétrica de média tensão nas áreas contornadas nas cores preta, azul, vermelha e verde indicadas na Figura 2.

Figura 1. Áreas do Projeto Piloto Smart Grid de Parintins

Na primeira fase do Projeto Piloto Smart Grid de Parintins não serão previstos indicadores de falta da automação da rede de distribuição.

3.1 GE

A empresa GE disponibiliza o rádio industrial MDS SD4TM [1] mostrado na Figura 2 que provê comunicação baseada em IP a longas distâncias na faixa de frequência licenciada em 400 MHz com interfaces ethernet e serial para comunicação de religadores.

As principais características técnicas são:

Modo de operação ponto-multiponto como mostra a Figura 3;

o Permite conexão de múltiplos pontos em um único rádio Access Point (AP).

Permite conexão de múltiplos equipamentos em um mesmo rádio remoto (RDC - Remote Data Collector);

O mesmo rádio para ambas as funções AP e RDC

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 7 / 14


Configuração e manutenção via Web;

Temperatura de operação de -40°C a 70°C;

Compatível com os padrões IEEE1613, IEC 61850-3 e EN61000;

Compatível com os protocolos Modbus, Modbus, DNP3, TCP e UDP;

Suporta comunicações Ethernet Bridging, IP para serial e serial para serial;

Baixo consumo em sleep mode para alimentação via painel solar e bateria;

Evita e detecta colisões para minimizar perdas de pacotes de dados;

Alta sensibilidade de recepção para permitir comunicações de longa distância (-112 dBm @ BER 1x10-6);

Criptografia de dados baseado no protocolo AES de 128 bits;

Acesso protegido por senha;

Potência de transmissão até 5 W;

Largura do canal e modulação configuráveis pelo usuário;

Modos de duplexagem: half-duplex, simplex ou duplex;

MDS SD4P incorpora 2 (dois) transceptores (um em standby) com 2 (duas) fontes de alimentação (AC e bateria de backup) com comutação manual ou automática em caso de falha detectada por alarme ou quando pacotes válidos não são recebidos dentro de um intervalo de tempo de 1 a 30 minutos ou por perda de alimentação AC no transceptor em operação;

CSA Classe I, Div. 2 grupos A,B,C,D para áreas classificadas;

Encapsulamento mecânico robusto (ambiente industrial), mas necessita de gabinete para instalação em ambiente outdoor (no Anexo 6.1 segue arquivo de troca de e-mail e fotos enviadas);

Gerência de rede disponível;

O Anexo 6.1 apresenta o data sheet do MDS SD4TM.

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 8 / 14


Figura 2. Rádio industrial marca GE modelo MDS SD4TM

Figura 3. Modo de operação ponto-multiponto

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 9 / 14


3.2 ABB

A empresa ABB disponibiliza o rádio industrial AR400 mostrado na Figura 4 que provê comunicação baseada em IP a longas distâncias na faixa de frequência licenciada em 400 MHz com interfaces ethernet e serial para comunicação de religadores.

As principais características técnicas são:

Protocolos suportados: Modbus, IEC, DNP3, Profibus,

Interfaces:

o Serial: 1xRS232, 2xRS232 e 1XRS422/485;

o Ethernet: 10 ou 100 Mbps.

Modos de duplexagem: simplex, half-duplex e fullduplex;

Potência de transmissão: 0,1 a 5 ou 25 W;

Aplicação: Automação da rede de distribuição;

Receptor GPS integrado ou via RTU;

Supervisão remota da rede por meio de software baseado em Windows ou Linux incluindo configuração e desempenho por meio de estatísticas;

Permite salvar e carregar arquivo de configuração;

Firmware protegido por senha contra acesso não autorizado;

Compatível com ETSI EN 300113 “Listen Before Transmit”, FCC, RSS, ECE10;

Modos de operação: ponto-a-ponto; ponto-multiponto, multiponto-multiponto;

Utiliza sofisticado mecanismo para evitar colisão de pacotes;

Utiliza “Store & Forward” com quantidade ilimitada de retransmissão;

Trabalha no modo router bridge;

Comutação por pacotes;

Suporte a VLANs, compressão de dados e criptografia;

Disponibiliza de sistema de gerência de rede;

Projetado para ambiente hostil: robustez mecânica elevada com encapsulamento à base de alumínio, mas necessita de gabinete para instalação em ambiente outdoor (no Anexo 6.2 segue arquivo de troca de e-mail e fotos enviadas);

Frequência de operação: 350-470 MHz;

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 10 / 14


Taxa de dados de saída: 10,84 kbps em 12,5 kHz / 21,68 kbps em 25 kHz;

Taxa de dados de entrada: 150 bps a 115 kbps;

Atraso na comunicação Tx/Rx: < 1.5 ms;

Sensibilidade de recepção: > -110 dBm @ BER 1x10-6;

Alimentação: 13,8 V (10,8-15,6 V) DC;

Consumo em idle mode (Rx): 380 mA;

Cosnumo durante transmissão (Tx): 1,6 A / 1 W; 2,0 A / 5 W;

Consumo em sleep mode: 2;5 mA;

Temperatura de operação: -25°C a +60°C (ETSI 300 113: -25°C a +55°C);

Dimensões: 208 x 108 x 63 mm

Isntalação: Trilho DIN rail ou parafusado (4 x M4);

Peso: 1,2 kg

Compatível com os padrões:

o Parâmetros de rádio: ETSI EN 300 113-2 V 1.4.1, FCC part 90, RSS119;

o EMC (comnpatibilidade eletromagnética): ETSI EN 301 489-5 V 1.3.1;

o Segurança elétrica: CENELEC EN 60 950:2001.

A topologia da rede apresentada na Figura 5 mostra o mesmo rádio operando nas funções master (como access point) e remoto (a ser conectado no religador).

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 11 / 14


Figura 4. Rádio industrial marca ABB modelo AR400

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 12 / 14


Figura 5. Topologia da rede

4 Referências Bibliográficas

[1] http://www.gedigitalenergy.com/Communications/catalog/SDSeries.htm

[2] http://www.abb.com/industries/db0003db004333/c12573e7003305cbc125702e003d33ec.aspx?productLanguage=us&country=BR

5 Conclusões

A quantidade de fornecedores de solução de radiocomunicação da automação em 450 MHz encontrada e apresentada neste relatório é pequena. A empresa SEL também disponibiliza de uma solução baseada no modelo SEL-3031, mas é na faixa não licenciada de 900 MHz.

6 Anexos

6.1 GE

C:\He_2011\Eletrobras\Fornecedo

C:\Users\carloshe\Desktop\CPqD Mail - c

C:\Users\carloshe\Desktop\MDS SDxP D

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 13 / 14


6.2 ABB



C:\Users\carloshe\Desktop\MB193u Cab

C:\Users\carloshe\Desktop\MB3317 Cab

C:\Users\carloshe\Desktop\WS4315 Cab

C:\Users\carloshe\Desktop\WS4520 Cab

7 Histórico de alterações do documento consolidado

Data de emissão

Versão Descrições das alterações realizadas

10/mai/11 AA Versão inicial

PD.33.10.92A.0237A/RT-05-AA 14 / 14


8 Execução e aprovação

Elaborado por:

Carlos Henrique Rodrigues de Oliveira

Revisado por:

Rinaldo Borges de Oliveira

Alexandre Bagarolli

Aprovado por:

__________________________________

João Luiz Mercante Gerente de Engenharia de Sistemas e Soluções

Data da emissão: 11/mai/11

soluções de comunicação de dados para automação disponíveis...

Documents