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Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA (41011015075P8)
DESENVOLVIMENTO DA DESCRIÇÃO DE ESPECIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE PROTEÇÃO, SUPERVISÃO E CONTROLE PARA FUNÇÕES DE TRANSMISSÃOCONFORME A IEC 61850
MATEUS ALEXANDRINO
DISSERTAÇÃO
29/10/2021

A norma IEC 61850, propostapara permitir a interoperabilidade em subestações de energia elétrica, especifica três níveis para a aplicação de Sistemas de Proteção, Supervisão e Controle (SPSC)na automação de subestações. Háo nível de estação (associado à supervisão e centros de controle), de vão (ligado a proteção, controle e registros) e de processo (associado aos equipamentos de pátio),sendo a aplicação da norma no barramento de estação uma realidade em muitas subestações. Similarmente, ouso da comunicação no nível de processo através da aplicação de SAMUs (Stand Alone Merging Units) realizando a publicação de fluxos de Valores Amostrados(SV –Sampled Values), referentes a digitalização dos sinais de tensão e corrente dos sistemas de potência,para os Dispositivos Eletrônicos Inteligentes (IED–Intelligent Electronic Devices) nobarramento de processo está se tornando uma realidade. Com este tipo de aplicação tornando-se mais comum para as equipes de manutenção, operação e engenharia, uma nova etapa crívelseria a aplicação de Transformadores de Instrumentação de Baixa Potência(LPIT –Low Power Instrument Transformer), com o uso de MUs (Merging Units) ao invés de SAMUs. Ambososdispositivos possuem características de configuração similares, com a possibilidade de aplicação do conceito de configuração top-down, através da definição de uma estrutura de requisitos legível por ferramentas de software. Usualmente, a configuração dos dispositivos é realizada individual e manualmente com ferramentas de configuração de IEDs e baseada em requisitos descritos em linguagem textual não conversíveldiretamente em configuração dos dispositivos por ferramentas de automação. Após a conclusão das diversas configurações individuais, os arquivos de Descrição da Configuração do IEDcriados, que determinam quais dados são disponibilizados na rede,são agrupados para criação da Descrição da Configuração do Sistema, o qual descreve a configuração do SPSC, nem sempre com uma ferramenta independente do fabricante dos dispositivos. O arquivo SSD (System Specification Description) definido pela IEC 61850-6, responsável pela descrição da especificação do SPSC, pretendeautomatizar a configuração inicial dos IEDs e SAMU/MU a partir de requisitos pré-definidos escritos em Linguagem de descrição da Configuração do Sistema garantindo a redução no tempo de engenharia e de erros humanos. Neste contexto, o presente trabalho visa desenvolver e apresentar um arquivoSSD para aplicações de subestações digitais com uso de comunicação no nível de processo, considerando os requisitos regulatórios do setor elétrico brasileiro e os requisitos internos de uma empresa transmissora de energia elétrica, mas que também pode ser aplicado por outras transmissoras ou sistemas elétricos. Ao longo do documentoé realizada a contextualização danorma IEC 61850,sua aplicação em subestações digitais e o estado da arte nas aplicações de SPSC. O SSD especificado é aplicado em ferramentas de diferentes fabricantes de IEDs/SAMU e de desenvolvedores de ferramentas de testes e configuração de SPSC, permitindo inclusive a simulação de mensagens GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)e MMS(Manufacturing Message Specification)para testes, evidenciando a possibilidade do uso da técnica top-down. Indo além, a especificação proposta éaplicada em bancada de testes desenvolvida e composta dedispositivos comerciais de modo a validar sua aplicabilidade.

IEC 61850.;Especificação;Barramento de Processo;Subestações Digitais;Bancada de Testes
Station Bus (SB) applications on Protection, Automation and Control System (PACS) are a reality in several substations around the world. Process Bus (PB) applications on PACS with Stand Alone Merging Units (SAMU) publishing Sampled Values (SV) streams for use on Intelligent Electronic Devices (IED) connected through different process bus network architectures, including network redundancy protocols and PTP(Precision Time Protocol)synchronization, are already a reality today. As PACS with PB and the use of SV are becoming more familiar to PACS project, maintenance and operation engineering teams, the next step would be the Low Power Instruments Transformers (LPIT) application, with the use of Merging Units (MU) instead of SAMUs. Besides terminology, from the PACS communication system perspective, both devices could have similar configuration approach, with the possibility to apply top-down configuration conceptsby the definition of machine-readable requirements structures. Usually, the PACS configuration is made using bottom-up engineering approach. In these cases, devices are individually and manually configured by the engineering team with IED Configuration Tools based on PACS requirements defined in text format. After the individual configurations are concluded, the generated CID (Configured IED Description) files are bonded to form the final SCD (System Configuration Description) file, not necessarily using a vendor independent configuration tool. The SSD (System Specification Description) file defined by IEC 61850-6, when used on a top-down PACS configuration approach, intends to automatize IEDs and SAMU/MU initial configuration from a pre-defined requirement written in SCL (SystemConfiguration description Language) ensuring engineering time and human errors reduction. Considering this context, this work presents the developed SSD for Brazilian digital substations applications, with PACS process level communication, attending Brazilian regulatory requirements and the transmission utility internal requirements. Along this paper, the IEC 61850 standard is presented, including explanations about its main parts and its application on state-of-the-art digital substations PACS. The SSD file specified will be applied on software tools from several IEDs/SAMU manufacturers and test tools developers, allowing GOOSEe MMS simulations, which demonstrates the PACS top-down configuration approach possibilities.Additionally, the developed specification will be configured on several devices available on Brazilian market to confirm its applicability.
IEC 61850;Specification.;Process Level;Digital Substations;PACS
0
PORTUGUES
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
O trabalho possui divulgação autorizada
Dissertação Mateus Alexandrino - MPSEE - IFSC - Final.pdf

Contexto

Sistemas de Energia Elétrica
PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA
-

Banca Examinadora

DANIEL TENFEN
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
SERGIO LUCIANO AVILA Docente - PERMANENTE
MIGUEL MORETO Participante Externo
MARCO ANTONIO MACCIOLA RODRIGUES Participante Externo
MARCIO SILVEIRA ORTMANN Docente - PERMANENTE
DANIEL TENFEN Docente - PERMANENTE

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Empresas
Sim

Produções Intelectuais Associadas

Nome Tipo da Produção Subtipo da Produção
PROTECTION AUTOMATION AND CONTROL SYSTEMS TOP-DOWN ENGINEERING PROCESS ? FROM SSD FILE TO DEVICE CONFIGURATION BIBLIOGRÁFICA TRABALHO EM ANAIS
THREE-PHASE POWER TRANSFORMER PROTECTION, AUTOMATION AND CONTROL SPECIFICATION USING IEC 61850 SYSTEM CONFIGURATION DESCRIPTION LANGUAGE BIBLIOGRÁFICA TRABALHO EM ANAIS
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