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TEMA 25 – AO3 INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS NA PEQUENA CENTRAL HIDRELÉTRICA Autores: Ângelo Mibielli Paulo Marcos Paiva Nelson Zeni Junior Moacir Fassina Junior TEMA 25 - A03 1 Palestrante: Ângelo Mibielli • Evolução dos Sistemas na Central de Geração; • Comparando Filosofias; • Exemplo Prático; • Composição do Sistema; • Funções; • Aspectos Relevantes; • Conclusão. TEMA 25 - A03 2 EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS TEMA 25 - A03 3 Evolução dos Reguladores no Tempo Reguladores Mecânicos Ações do Operador Ações do Operador REGULADOR MECÂNICO DE TENSÃO REGULADOR MECÂNICO DE VELOCIDADE Ações Eletro-Mecânicas Ações Mecânicas GERADOR TEMA 25 - A03 4 TURBINA Evolução dos Reguladores no Tempo Reguladores Eletro-Mecânicos Ações do Operador e Comandos Elétricos Ações do Operador e Comandos Elétricos REGULADOR ELETRO MECÂNICO DE TENSÃO REGULADOR ELETRO MECÂNICO DE VELOCIDADE Ações Eletro-Mecânicas Ações Mecânicas GERADOR TEMA 25 - A03 5 TURBINA Evolução dos Reguladores no Tempo Reguladores Analógicos Ações do Operador e Comandos Elétricos Ações do Operador e Comandos Elétricos Ajustes Facilitados Ajustes Facilitados REGULADOR ANALÓGICO DE TENSÃO Ações Elétricas Ações Eletro-Mecânicas GERADOR TEMA 25 - A03 REGULADOR ANALÓGICO DE VELOCIDADE 6 TURBINA Evolução dos Reguladores no Tempo Reguladores Digitais Ajustes Facilitados e Novas Funções Ações do Operador, Comandos Elétricos e Automatismos REGULADOR DIGITAL DE TENSÃO Ações Elétricas Ações do Operador, Comandos Elétricos e Automatismos Ajustes Facilitados e Novas Funções REGULADOR DIGITAL DE VELOCIDADE Ações Eletro-Mecânicas GERADOR TEMA 25 - A03 Mais Informação e Comunicação Remota 7 TURBINA Evolução dos Reguladores no Tempo Sistemas Digitais de Regulação Ajustes Facilitados e Novas Funções Ações do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e Comandos de Periféricos SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO Ações Elétricas Ações do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e Comandos de Periféricos Ajustes Facilitados e Novas Funções SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE VELOCIDADE Ações Eletro-Mecânicas GERADOR TEMA 25 - A03 Mais Informação e Comunicação Remota 8 TURBINA Evolução dos Reguladores no Tempo Sistema Digital Integrado de Regulação Ações do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e Comandos de Periféricos Ajustes Facilitados e Novas Funções SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO E VELOCIDADE Ações Elétricas Ações Eletro-Mecânicas GERADOR TEMA 25 - A03 Supervisão e Comunicação Remota 9 TURBINA Sistema Digital Integrado de Regulação e Automação Ações do Operador, Comandos Elétricos, Automatismos e Comandos de Periféricos Ajustes Facilitados e Novas Funções Supervisão e Comunicação Remota SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO E VELOCIDADE AUTOMATISMOS Ações Elétricas GERADOR TEMA 25 - A03 10 Ações Eletro-Mecânicas TURBINA Opção Tecnológica Utilização da Mesma Plataforma de Processamento AUTOMAÇÃO DA UNIDADE GERADORA SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO GERADOR TEMA 25 - A03 11 TURBINA SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE VELOCIDADE Otimização do Sistema AUTOMAÇÃO DA UNIDADE GERADORA OTIMIZAÇÃO SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE TENSÃO OTIMIZAÇÃO SISTEMA DE REGULAÇÃO DIGITAL DE VELOCIDADE INTEGRAÇÃO SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO TEMA 25 - A03 12 HARDWARE e SOFTWARE COMPARANDO O SISTEMA CLÁSSICO AO SISTEMA INTEGRADO DE UMA UNIDADE GERADORA TERÍAMOS TEMA 25 - A03 13 Configuração TRADICIONAL UNIDADE GERADORA MESA DE OPERAÇÃO PROTEÇÕES DO AUTOM. AUTOMATISMO PARTIDA E PARADA PROTEÇÕES REGULADORES INFORMAÇÕES DOS REGULADORES REGULADOR DE TENSÃO TEMA 25 - A03 14 TURBINA PROTEÇÕES DA TURBINA PROTEÇÕES DO GERADOR GERADOR REGULADOR DE VELOCIDADE INFORMAÇÕES DA UNID. GERADORA Configuração iNTEGRADA UNIDADE GERADORA INTERFACE DE OPERAÇÃO PROTEÇÕES INTEGRADA SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO INFORMAÇÕES DA UNID. GERADORA GERADOR TEMA 25 - A03 15 TURBINA NA PRÁTICA TEMA 25 - A03 16 SUPERVISÓRIO Cubículo do Regulador de Velocidade Cubículo do Regulador de Tensão Cubículo de Automação Cubículo de Proteção NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON Interface NOI NON Interface Rede de Comunicação Interface Comando e Controle da Turbina TEMA 25 - A03 Interface Periféricos da Turbina e Gerador 17 Interface Comando e Controle do Gerador Interface Supervisão da Unidade Geradora SUPERVISÓRIO Unidade de Regulação, Automação NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON NOI NON Interface Comando e Controle da Turbina TEMA 25 - A03 Periféricos da Turbina e Gerador 18 Comando e Controle do Gerador Supervisão da Unidade Geradora Níveis Descrição dos Níveis Sistema Clássico Sistema Integrado Nível 4 Comunicação e Comando Remoto. Comunica-se com o nível 3 e nível 2. Comunica-se com nível 3 e nível 1. Comunica-se com o nível 1 e demais sistemas da usina. Pode ser integrado ao nível 1, conforme características da PCH. Nível 3 Supervisório da Unidade Geradora e demais sistemas da Pequena Central Geradora. Nível 2 Fica a Unidade de Automação e Controle, automação da unidade comandando e supervisionando o nível 1 e nível 0. Conforme descrição. Nível 1 Onde estão localizados o Regulador de Tensão, Regulador de Velocidade e a Proteção da Unidade Geradora. Conforme descrição. Nível 0 Onde estão localizados os sensores e atuadores da Unidade Geradora. TEMA 25 - A03 19 Conforme descrição. Automação e Regulação Integrados o nível 2 desaparece, a comunicação é direta, otimização de entradas e saídas. Sensores são otimizados ao nível 1. COMPOSIÇÃO DO SISTEMA INTEGRADO TEMA 25 - A03 20 Unidade de Regulação, Automação e Proteção IHM Controle do RTVAX CONTROLE DE TENSÃO Excitação PRÉ CC Sistema Hidráulico RTVAX SAÍDAS ENTRADAS Sistema de Proteção RELES TEMA 25 - A03 SAÍDAS COMUNICAÇÃO TRANSDUÇÃO Supervisão e Comandos Remotos Adução de Água Refrigeração e Aeração Sistema de Drenagem Conexão ao Sistema Transformador de Potência Gerador e Turbina Injeção de Óleo Sistema de Proteção Controle de Disparo Gerador ~ Sistema Óleo-Hidráulico ENTRADAS Partida Parada Excitação DEsexcitação Aumenta Referencia RV Diminuí Referencia RV Aumenta Referencia RT Diminuí Referencia RT Supervisão de Falhas Supervisão de Bloqueio Supervisão de Periféricos TRANSDUÇÃO Medição de Freqüência TP´s - Tensão Terminal TC´s - Corrente Terminal Tensão de Campo Corrente de Campo Temperaturas Temperaturas de Mancais Níveis 21 Servo Turbina CONTROLE DE VELOCIDADE Sistema de Drenagem Conexão ao Sistema Adução de Água Travas e Freios Sistema Hidráulico Injeção de Óleo Sistema de Proteção Unidade de Regulação, Automação e Proteção IHM Chave de Campo e Demais Elementos de Potência Conversor de Potência Comunicação Remota Unidade Hidráulica NF NA Lógica de Reles Chave de Campo Controle do RTVAX e Proteção Crowbar M Filtro s Pré Excitação CB Lógica de Reles M Shunt Resistor de Descarga Válvula Proporcional Fusíveis Campo Turbina Sistema de Adução Servomotor TEMA 25 - A03 22 Gerador Transformador de Excitação FUNÇÕES DO SISTEMA INTEGRADO TEMA 25 - A03 23 FUNÇÕES DO SISTEMA - Regulação de Tensão Controle: Supervisão: • da tensão terminal do gerador; • do processo de excitação e desexcitação; • da potência reativa gerada; • do processo de controle; • do fator de potência da geração; • da pré-excitação; • da corrente e tensão do campo do gerador; • dos sinais do Gerador; • dos limites operativos do gerador; • dos sinais da Excitação; • da estabilização de sistema de potência; • do transformador de excitação; • das referências do sistema 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; • Customizações do Sistema de Regulação de Tensão; • Gerenciamento de Alarmes; • SOE - Seqüência de Eventos; • Emissão de Relatórios; TEMA 25 - A03 24 FUNÇÕES DO SISTEMA - Regulação de Velocidade Controle: Supervisão: • da rotação da turbina / freqüência do gerador; • do processo de Partida e Parada; • da potência ativa gerada; • do processo de controle da turbina; • da posição do servo do distribuidor, servo das pás do rotor ou servo das agulhas dos ejetores e dos defletores; • do sistema óleo-hidráulico; • 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; • 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. • Customizações do Sistema de Regulação de Velocidade • Gerenciamento de Alarmes; • SOE - Seqüência de Eventos; • Emissão de Relatórios; TEMA 25 - A03 25 FUNÇÕES DO SISTEMA - Automação da Unidade Geradora Comando: Supervisão: • da seqüência de partida; • do sistema de adução de água; • das seqüências de parada; • da Proteção da Unidade Geradora (Multiproteção); • da operação passo-a-passo ou automática; • 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; • Customizações da Automação.. • Gerenciamento de Alarmes; • SOE - Seqüência de Eventos; • Emissão de Relatórios; TEMA 25 - A03 26 SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇAO E AUTOMAÇÃO - ARQUITETURA TEMA 25 - A03 27 CASA DE FORÇA SDSC - SUPERVISÓRIO Estação de Operação e Comando e Demais Componentes Ethernet TCP/IP REMOTO Concentrador Gateway CONV RTVX Regulador Integrado CONV RTVX Regulador Integrado RTVX Regulador Integrado TRANSFORMADOR DE EXCITAÇÃO Emergência Rearme SISTEMA ÓLEO-HIDRÁULICO Rearme UNIDADES DE REGULAÇÃO, AUTOMAÇÃO E PROTEÇÃO RTVAX UG01 RTVAX UG02 RTVAX UG03 TEMA 25 - A03 28 Emergência SISTEMAS LOCAL CONTROLE DOS SISTEMAS COMUNS Rearme Emergência SISTEMAS REMOTOS CONTROLE DOS SISTEMAS COMUNS OTIMIZAÇÃO DOS SISTEMAS COMUNS E OUTRAS INTEGRAÇÕES NA PCH TEMA 25 - A03 29 UTILIZANDO COMO EXEMPLO UMA PCH COM 2 UNIDADES GERADORAS APLICANDO A INTEGRAÇÃO TEMA 25 - A03 30 EXEMPLO COM REGULADOR INTEGRADO SUPERVISÃO E INTERFACE DE OPERAÇÃO INTERFACE DE OPERAÇÃO SISTEMAS COMUNS (AUXILIARES) INTERFACE DE OPERAÇÃO SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO CONVERSOR DE POTÊNCIA UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINA UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINA CONVERSOR DE POTÊNCIA GERADOR TURBINA TURBINA GERADOR TEMA 25 - A03 31 PROTEÇÕES INTEGRADA PROTEÇÕES INTEGRADA SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO EXEMPLO COM REGULADOR INTEGRADO SUPERVISÃO E INTERFACE DE OPERAÇÃO CONVERSOR DE POTÊNCIA GERADOR TEMA 25 - A03 SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO UNIDADE HIDRÁULICA DA TURBINA TURBINA 32 TURBINA CONVERSOR DE POTÊNCIA GERADOR PROTEÇÕES INTEGRADA PROTEÇÕES INTEGRADA SISTEMA INTEGRADO DE REGULAÇÃO E AUTOMAÇÃO SISTEMAS COMUNS (AUXILIARES) ASPECTOS RELEVANTES TEMA 25 - A03 33 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; TEMA 25 - A03 34 CONCLUSÕES TEMA 25 - A03 35 CONCLUSÕES 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. TEMA 25 - A03 36 CONCLUSÕES SISTEMA CLÁSSICO SISTEMA INTEGRADO EQUIPAMENTOS DESEMPENHANDO FUNÇÕES ESPECÍFICAS MESMO EQUIPAMENTO DESENVOLVENDO DIVERSAS FUNÇÕES 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 TEMA 25 - A03 37 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) ATENDE A NORMAS E AO ONS COM VANTAGENS APRESENTADAS ANTERIORMENTE CONCLUSÕES • A integração traz vantagens para projetos de grande e de pequeno porte; • A integração dos sistemas de regulação é uma realidade, desde 1999 (ABRAGE 2000 e SNPTEE XVII); • Um único bloco para controle, regulação e automação constituí uma 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); TEMA 25 - A03 38 REIVAX AUTOMAÇÃO E CONTROLE Rodovia SC 401 nº 600 – Tecnopolis CEP 88030-904 – Florianópolis – SC – Brazil Phone: 55 48 3027-3700 Fax: 55 48 3027-3700 www.reivax.com.br - [email protected] Ver 002 TEMA 25 - A03 39
