UTR Hadron - ALTUS ARG

UTR HadronUTR HadronSolução Completa para Supervisão de EnergiaSolução Completa para Supervisão de Energia

Demonstrar aos participantes como afuncionalidade e as vantagens da Série

Hadron agregam valor ao processoprodutivo, através do seu diferencial

tecnológico e da redução de custos deimplantação e custos operacionais.

Objetivo do WorkshopObjetivo do Workshop

Programa do WorkshopPrograma do Workshop

1 - UTR Hadron2 - Módulos de E/S3 - Arquiteturas4 - Protocolos de Comunicação5 - ProHadron6 - Desenvolvendo um projeto no MasterTool7 - Sincronismo com GPS8 - Principais Cases de Sucesso9 - Demonstração Prática

UTR Hadron

Aplicações UTR HadronAplicações UTR Hadron

• Sistemas de geração de energia elétrica• Sistemas de distribuição de energia elétrica• Supervisão e controle de energia elétrica• Aquisição de dados e registro de eventos• Intertravamentos de segurança

UTR HadronUTR Hadron

• Série HADRON de Unidades Terminais Remotas(UTRs)– UTE (Usina Termoelétrica), UHE (Usina Hidroelétrica) e PCH

(Pequenas Centrais Hidroelétricas)– Automação de subestações de energia– Execução de funções de supervisão, telecomando e

intertravamento– Atende as normas elétricas

vigentes e protocolos decomunicação padronizados(IEC 60870-5-101 e DNP 3.0)

– Software de configuraçãoamigável “ ProHadron “


• Canais de comunicação– Ethernet, MODBUS e PROFIBUS-DP

estão disponíveis para interligardispositivos de campo aos padrõesde comunicação do setor elétrico

• Multi-processadas– Software e hardware– Possibilita o controle de diversos tipos de entradas e saídas– Até 2048 pontos por configuração

• Módulos especializados– Sistema modular composto por módulos definidos de acordo

com a necessidade de cada aplicação no setor elétrico


• Comandos digitais com ou sem seleção SBO (SelectBefore Operate)

• Verificação de hardware (CBO, Check Before Operate),aumentando a confiabilidade do sistema– Garante que a saída selecionada é aquela que será realmente

acionada (seleção e verificação) e que as saídas não sejamacionadas quando não forem selecionadas.

• Protocolos padronizados com ambiente amigável deconfiguração

• Sincronismo com GPS ou protocolos seriais• Possibilidade de execução de intertravamentos e lógicas

de controle

Ethernet IndustrialEthernet Industrial

• Arquiteturas distribuídas comsupervisão local

• Supervisão e controle de geração• Rede Ethernet ótica redundante

Industrial Ethernet TCP/IP

CentroOperaçãodo Sistema

SupervisórioBancoDadosSupervisório

DNP/IEC

Comunicação via WebServerComunicação via WebServer

• Todas telas desupervisãoarmazenadas naprópria remota,sem necessidadede software desupervisão

• Acesso remoto viaIntranet,WebServer naremota e browsers

Módulos de E/S

Módulos de E/SMódulos de E/S• Ampla gama de módulos de

entrada e saída• E/S remotas e/ou distribuídas• Aquisição e tratamento de

entradas analógicas e digitais comvárias opções de interfaceselétricas para os sinais de campo

• Entradas analógicas de 16bitscom calibrarão e parametrizaçãodigital

• Capacidade de troca a quente(Substituição de módulos de E/Ssem que o processamento tenhaque ser suspenso)

Sistema E/S DistribuídoSistema E/S Distribuído

Módulos deEntradas e

Saídas

• Interligação debastidores viaelétrica ou ótica

• Bastidores comaté 16 módulosde E/S

• Distância até100 metros nopadrão elétrico

Centro deOperação

doSistema

Sensores deCampo

E/S para E/S para UTRsUTRs• AL-3130

– Utilizados com a UTR Hadron, CPs– Módulos de entrada simples e/ou registro de

eventos– Troca a quente

• AL-3150– 16 pontos de entrada analógica isolados com

resolução de 16 bits (I e/ou V)– Configuração de cada entrada de forma

independente

• AL-3202– 32 pontos de saída digital a relé– CBO (Check Before Operate)

AL-3130

AL-3150

AL-3202

AL-3130AL-3130• 32 pontos de entrada digital com registro

de eventos ( resolução de 1ms )• Capacidade de armazenamento

independente da UCP: 160 eventos• Relógio próprio, sincronizado com a UCP• Microprocessador dedicado à aquisição de

eventos no próprio módulo• Filtragem digital configurável de 1 até

250ms• Pontos podem ser usados como entradas

normais• Opto acoplamento, isolamento de 2500VDC• Atende as normas de ruído da área elétrica• Troca a quente

AL-3130

AL-3150AL-3150• 16 entradas analógicas isoladas, 2500Vdc• Resolução de 16 bits, conversor A/D de 24

bits• Entradas configuráveis totalmente por

software, para qualquer escala de correnteou tensão

• Calibração automática por microprocessador• Não utiliza “Trimpots “ e “ Dip-swichtes “• Diagnóstico contínuo das entradas e

conversores A/D• Referência para aferição• Atende as normas de ruído da área elétrica• Troca a quente

AL-3150

AL-3202AL-3202• 32 saídas contato seco• CBO - "Check Before Operate” a nível de

software e hardware• Módulo microprocessado, com diagnóstico,

auto teste e funções pré-programadas• Saídas programáveis: contínua, temporizada,

”Raise-lower", "Trip-close", ”Set-point"• Supervisão da bobina do relé de saída• Opto acoplamento, isolamento de 2500Vdc• Atende às normas de ruído da área elétrica• Troca a quente

AL-3202

Arquiteturas

Arquitetura HadronArquitetura Hadron

Centro 2Centro 1

Rede de Relés

Entradase

Saídas

Rede Medidores - Modbus

IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00

escravo


Centro

Entradase

Saídas

CONCENTRADOR

Rede de Controle

IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00

escravo

Rede Medidores - Modbus

Rede de Relés


IEC 60870-5-101 ou DNP V3.00

escravo

Centro

Concentrador deProtocolos

Protocolo proprietáriomestre

(ex. Conitel)

DNP V3.0

Protocolos decomunicação

Implementações do IEC 101Implementações do IEC 101

• Sincronização de relógio• Transmissão de comandos

– Comando direto– "Set point" direto– Comando com seleção prévia

• Comando de seleção eexecução– Nenhuma informação adicional– Pulso de curta duração– Pulso de longa duração– Saída persistente

• Transmissão de totaisintegrados– Contadores implementados

através de módulo QK1450– Congelamento com ou sem

"reset" do contador, automática eperiodicamente na própriaremota, através de configuraçãoprévia

– Possibilidade de envioespontâneo de ASDU tipo 16após congelamento

– Interrogação de contador geral– Interrogação individual de

contador por grupo: 1, 2 ,3, 4

Protocolos de ComunicaçãoProtocolos de Comunicação• Comunicação com o Centro de

Operação do Sistema– Protocolo IEC 60870-5-101 escravo,

implementado através do driver decomunicação AL-2739

– Protocolo DNP V3.0 escravo– Configuração independente das bases

de dados– Protocolo Industrial Ethernet– Comunicação simultânea local ou

remota com até 8 protocolos– Processadores de comunicação

dedicados para comunicação comCOS (Centro de Operação doSistema)

– Redundância de meio físico paracomunicação com COS

Centro de Operação

do Sistema

IEDs e E/S RemotasIEDs e E/S Remotas• Processadores independentes

para interface com IEDs(Intelligent Electronic Devices)– Relés digitais– MDGEs...

• Protocolos MODBUS RTU eoutros

• Rede de campo PROFIBUS-DP12Mhz

IEDs

Industrial EthernetTCP/IP

Centro deOperação doSistema

E/S remotas

ArquiteturaArquitetura

Entradas e Eventos Digitais (AL-313x)Saídas Digitais CBO (AL-3202)Entradas Analógicas (AL-3150)

Módulos de E/S

Modbus, DNP, Courier, PROFIBUS...Pontos virtuaisSub-bastidores

IED

Configuração, Programa Aplicativo (intertravamentos, automatismos)

AL-2004

BIOS

AL-2005 (1)

Configuração eBase de Dados

Driver deComunicação

S.O

. Mu

lti-

tare

faBIOS

AL-2005 (2)



S.O

. Mu

lti-

tare

fa

BIOS

AL-2005 (3)



S.O

. Mu

lti-

tare

fa

Centro deOperação 1




UT

R H

D30

01

BIOS

AL-2005 (4)



S.O

. Mu

lti-

tare

fa

ProHadron

ProHadronProHadron• Programa Aplicativo Hadron

– Executa as funções da remota– Módulos de software que devem ser carregados e executados

na UCP AL-2003 para tornar a remota operacional– Armazena a configuração de pontos e grupos do sistema,

segundo o formato IEC 60870-5-101

• Gerada pelo configuradorProHadron HD3800– Módulos que fazem parte da

remota– Tipos (saída, entrada, ponto

digital, analógico, contador)– I/O local, IED.– Objetos e formatos– Protocolo de comunicação– Forma de sincronização

ConfiguraçãoConfiguração

Desenvolvendoum projeto no

Mastertool

MasterToolMasterTool• Usado para configuração, programação e manutenção

da remota• Permite desenvolvimento de aplicações customizadas:– Configuração do driver

escravo paracomunicação comCentros de Operação

– Configuração de driversmestre de comunicaçãoque executam noprocessador AL-2005

– Intertravamentos ebloqueiosimplementados na UCPAL-2003 ou AL-2004

ProgramaçãoProgramação

• Programa Aplicativo– Intertravamento– Automatismos

(sequenciamento)– Integração de protocolos

(Gateway)

• Linguagem– diagrama de relés (ladder)– blocos lógicos– funções e sub-rotinas

• Carga de módulos "on-line"

ConfiguraConfiguraçõçõeses

Configurando BarramentoConfigurando Barramento

Configurando BarramentoConfigurando Barramento

Criando um MCriando um Móódulo Novodulo Novo

• Clique no botão para criar um módulo novo• Aparecerá uma tela contendo várias opções de

módulos, selecione o módulo principal, (E001)• Pode-se alterar o nome do módulo na tela de seleção• Editando o Programa:

Editando o ProgramaEditando o Programa

• Editando o Programa– Após a conclusão da edição, clique no botão

(Salvar Módulo) e feche o módulo ou clique no menu<Edição> <Encerrar Modificações>

• Comunicação– Menu <Opções> <Comunicação>– Conectar cabo (AL-1390 ou AL-1342)

Enviando o Projeto para a UCPEnviando o Projeto para a UCP

• Menu <Comunicação> <Ler/Enviar Módulos>,aparecerá uma janela como mostra a figura abaixo

Módulo F-HADRON.074Módulo F-HADRON.074

• Apenas para IEC 101 escravo

Carregador AL-3860Carregador AL-3860• Necessário para carregar os drivers de comunicação

e outros aplicativos no co-processador AL-2005– Executa operações de manutenção, como leitura de

diretório de aplicativos já carregados e remoção dosmesmos

Drivers e SoftwaresDrivers e Softwares

Driver IEC 60870-5-101 EscravoAL-2739

Driver DNP Mestre /Driver DNP EscravoAL-2743 /AL-2741

Driver Courier Mestre (para relés de proteção das Séries K e L daAlstom)

AL-2738Driver Modbus Mestre/EscravoAL-2734

DescriçãoCódigo

Software MasterTool® Programming MT4000 para Windows® 95e Windows® 98

MT4000

Software MasterTool® Programming MT4100 para WindowsNT® e Windows® 2000

MT410

Software carregador de aplicativos para AL-2005AL-3860

Software GPSync para Windows NT® e Windows® 2000AL-2783

DescriçãoCódigo

Sincronismocom GPS

Sincronismo com GPSSincronismo com GPS• Permite sincronizar uma ou mais

remotas Hadron através demódulos AL-1423 e AL-1424– AL-1423: conecta-se diretamente ao

AL-1480, realizando a interface com oGPS

– AL-1424: desempenha o papel deinterface e repetidor de sincronismo

• Utilizando a rede AllSync para serreceptor de GPS– Receptor AL-1480– Módulos AL-1423 e AL-1424

AL-1480 - Realizainterface com o

GPS

Exemplo da Rede AllSyncExemplo da Rede AllSync

AL-1480

AL-1423

AL-1424

IRIG-B AM IRIG-BDC (TTL)

NMEA-0183 /PPS

NMEA-0183 /PPS

IEDIED

AL-1424

IRIG-BAM

IRIG-BDC (TTL)

IEDIED

AL-1424

NMEA-0183 /PPS

NMEA-0183 /PPS

UTRHadron

Ótico

UTRHadron

AL-1424

NMEA-0183 /PPS

NMEA-0183 /PPS

RS485

RS485

UTRHadron

AL-1424

NMEA-0183 /PPS

NMEA-0183 /PPS

UTRHadron

AL-1424

NMEA-0183 /PPS

NMEA-0183 /PPS

Ótico

Principais Casesde Sucesso

Cases UTR HadronCases UTR Hadron• SE Água Vermelha, cliente final Furnas

– Um bay de banco de transformador de 550/460 kV– 9 módulos de entrada digital, 2 módulos entrada

analógica, 1 módulo saída digital– Supervisão de disjuntores, seccionadores, alarmes, etc.– Comunicação Centro de Operação por duplo canal

redundante com o protocolo IEC 60870-5-101– Intertravamentos de comandos e comunicação com

IEDs, através de protocolo Courier adquirindo dados dereles de proteção Alstom (Linha K)

– Sincronização através de GPS

Cases UTR HadronCases UTR Hadron• SE Blumenau, cliente final ECTE

– Uma linha de transmissão com um Trafo de 525/230 kV– 3 módulos de entrada digital, 3 módulos de entrada

analógica, 1 módulo de saída– Supervisão de disjuntores, seccionadores, alarmes, etc.– Comunicação com Centro de Operação por duplo canal

redundante através do protocolo IEC 6070-5-101– Intertravamentos de comandos– Comunicação com IEDs através dos protocolos Courier e

Modbus adquirindo dados de relés de proteção Alstom(Linha K).

– Sincronização através de GPS

Cases UTR HadronCases UTR Hadron• SE Ibiuna, cliente final Furnas

– 2 vãos 500 kV com arranjo disjuntor e meio comreatores shunt para interligação com a SE Bateias

– 2 vãos de auto-trafos 500/345/13,8 kV– 7 remotas com um total de 1718 entradas digitais, 293

saídas digitais e 172 entradas analógicas– Comunicação com o Centro de Supervisão local por

dois canais duplos redundantes com o protocolo IEC60870-5-101

– Intertravamentos de comandos e comunicação comIEDs através dos protocolos Courier e Modbusadquirindo dados de relés de proteção

– Sincronização através de rede formada por receptor deGPS AL-1480 e interfaces/repetidores AL-1422

Hidroelétrica deFortuna -Paraná

Hidroelétrica de FortunaHidroelétrica de Fortuna• Sincronismo entre UCPs• Análise detalhada de pontos referentes ao sistema de

alimentação de emergência• Rejeição de cargas seletiva• Reaceleração de cargas desligadas por subtensão• Controle de demanda e fator de potência• Supervisão do sistema de proteções convencional ou

digitalizado

Hidroelétrica de FortunaHidroelétrica de Fortuna

• Possibilidade de comunicação entre as remotasindependente do centro de controle

• Controle e supervisão de disjuntores, barras e valoresanalógicos (tensão, corrente, potência, energia,...)dos serviços auxiliares da planta.

• Dados sobre os transformadores elevadores.• Registro e apresentação gráfica de Trend Histórico de

qualquer valor analógico.

Benefícios do sistemaBenefícios do sistema• Supervisão e comando a distância.• Operação da Usina e Subestação executada

diretamente a partir das estações de trabalho.• Indicação e ação imediata sobre complexos

processos de segurança e controle• Agilização da manutenção da usina através da

representação gráfica do processo e telediagnóstico• Aumento da Produtividade de operação de todo

sistema, reduzindo custos e melhorando o nível deresposta.

• Diminuição do tempo de parada através de detecçãorápida sobre as origens das falhas do sistema

• Processo otimizado pela segurança


Rede Ethernet TCP-IP

Substaçãohub

hub

Auxiliares

Rede EthernetAlnet II

RISC/MWS1 RISC/MWS2

RISC / BD

RISC/OWS1 RISC/OWS2Win NTWin NT

Win NT

Modem

Gerador 2

IHM 2Gerador 1

IHM 1Gerador 3

IHM 3

IHM 5Win NT

Usina deParaibuna

São José dos Campos - SP

ProjetoProjeto• UHE Paraibuna possui duas unidades geradoras com potência total de

86 Mwats• Foram utilizadas três Unidades de Aquisição e Controle - UAC's Altus

modelo AL-2003 para a automação. As UAC's 1 e 2 são responsáveispela automação das Unidades Geradoras 1 e 2 respectivamente e aUAC3 cuida dos Serviços Auxiliares e Subestação Elétrica

• Cada UAC possui dois Controladores Programáveis , operando comoControlador Principal e Controlador Retaguarda. As entradas e saídasfundamentais ao processo são conectadas simultaneamente nos doiscontroladores.

• Caso ocorra problema no Controlador Principal o ControladorRetaguarda assume automaticamente o controle do ponto onde oControlador Principal parou. Em caso de falha dos dois Controladores aUAC passa automaticamente o controle para modo convencional. Osistema convencional foi mantido a pedido do cliente e é responsávelpor uma operação semi automática da usina através de reles.

• As informações do sistema são monitoradas remotamente pelo Postode Engenharia de Manutenção que fica em São Paulo.

ProjetoProjeto• As UAC's registram eventos digitais com resolução de 1 ms ( SOE ) e

são sincronizadas via GPS. Os comandos são do tipo Check BeforeOperate ( CBO ). Os sinais analógicos são aquisitados diretamentena UAC com resolução de 16 bits e através de rede Modbus deUnidades Terminais Remotas que aquisitam as informações decampo e Medidores de Grandezas Elétricas . Os módulos da UACpossuem troca a quente possibilitando a troca dos mesmos sem anecessidade de desligamento do Controlador.

• Entre as funções executadas pelas UAC's destacam-se : Partida eparada automática das Unidades Geradoras , Controle individual eConjunto de Potência Ativa, Reativa e Tensão de Barra, seqüênciade manobras em disjuntores, revezamento de equipamentos portempo de operação, seqüência de eventos com resolução de 1 ms.

• O operação das UAC's é feita através de Interface Homem Máquinaredundante que são computadores industriais executando umsistema de supervisão especialmente configurado para atender asexigências de operação de uma Usina Hidrelétrica.

VantagensVantagens• Vantagens da aplicação

– Otimização da operação : O operador tem acesso a todas asinformações de forma centralizada via computador , minimizandoa necessidade de deslocamentos até os equipamentos

– Agilização da Manutenção : Em caso de ocorrência de algumaanormalidade que envolva as Unidades Geradoras e Serviçosauxiliares, o sistema memoriza a seqüência de eventos digitais eanalógicos envolvidos e permite uma ação mais direcionada damanutenção diminuindo o tempo de parada das UnidadesGeradoras

– Padronização da operação : Através das Interfaces HomemMáquina permite maior padronização das operações da usina eregistro das ações operacionais para posterior análise

– Manutenção Preventiva : Todos os principais equipamentossão acompanhados com relação a tempo de operação ou númerode manobras efetuadas avisando a manutenção o momento deparada para manutenção periódica evitando quebras

Usina de Funil

MonitorMonitor

MonitorMonitor MonitorMonitorMicrocomputador

com AL-2420

Microcomputadorcom AL-2420

Microcomputadorcom AL-2420 Impressora

Impressora

UTPCat5

UTPCat5

Remota Gerador 1 Remota Gerador 2 Remota Gerador 3Remota Serviços

AuxiliaresRemota Subestação

Fibra ÓpticaMultimodo400 mts.

Fibra ÓpticaMultimodo400 mts.

AL-2320

AL-2320

Bastidor FOCOS Bastidor FOCOS

Bastidores FOCOS

HUB 3COM TP4

AL-2320

AL-2320

AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2600 AL-2600AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-2300 AL-2300

AL-2301 AL-2301 AL-2301 AL-2301

AL-2600

AL-2600

AL-2600

AL-2300

AL-2300

AL-2301

AL-2301

AL-2301

AL-2300

AL-1305AL-1397AL-1397

GPSTRUE TIME

MODELOXL-AK-101

AL-1413

AL-1710AL-1421

AL1413

AL-2301

AL-1413

AL-2301

AL-1413

AL-2301

AL-1413

AL-1397

AL-2301

UTP Cat5EthernetTCP/IP

400 mts.

ModemDT32B/TOPManutenção

RS232

BridgesQK2401

ModemDT32B/TOP

IEC 870-5-101

ModemDT32B/TOP

IEC-870-5-101

Splitter MS-6TL074A-R3

SALA DE COMANDO DA USINA

SALA DE COMANDO DASE 230kV

S A G ESISTEMA DE MEDIÇÃO, CONTROLE ESUPERVISÃO DIGITAL DA USINA DE

FUNIL

AL-1397


DemonstraçãoPrática

Documents

UTR Hadron - ALTUS ARG