Sistema de Supervisão do Centro de Operação da Geração

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INTRODUÇÃO

Sistema de Supervisão do Centro de Operação da Geração (COG) da DESA - Dobrevê Energia S.A. que por seu rápido crescimento e sua necessidade de otimizar custos e aumentar a disponibilidade de seus Parques Geradores, optou pela implantação de um Centro de Operação de Geração localizado em sua sede (Curitiba-PR), abrangendo os seguintes empreendimentos :

PCH Ludesa (LUD) – Situada em Santa Catarina (SC), em operação comercial desde 2007 e remotamente operada pelo COG-DESA (Centro de Operação de Geração da DESA) desde 01/01/2012, com uma capacidade instalada de 30MW.

PCH Figueirópolis (FIG) – Situada em Mato Grosso (MT), em operação comercial desde 2010 e remotamente operada pelo COG-DESA desde 01/01/2012, com uma capacidade instaladade 19,6MW.

PCH Novo Horizonte (NHR) – Situada no Paraná (PR), em operação comercial desde abril de 2012 e remotamente operada pelo COG-DESA a partir de setembro de 2012. A capacidade instalada é de 23MW.

Parque Eólico Morro dos Ventos (SEMV) – em operação comercial desde novembro de 2013, com entrada em simultâneo no COG-DESA. Situado no Rio Grande do Norte, recebe a geração dos parques Morro dos Ventos I, III, IV e Eurus I e III, com uma capacidade instalada de 205,2MW.

Centro

O DESAFIO

Implementar para a DESA – Dobrevê Energia S.A. um Centro de Operação de Geração, entregando um sistema robusto, voltado ao monitoramento e controle da geração das 3 (três) PCHs e dos seus parques eólicos. Possibilitar supervisão remota do sistema das centrais geradoras, através de links MPLS/VPN, provendo capacidade de expansão para a implementação de mais usinas e parques eólicos, atendendo aos requisitos dentro de uma alta disponibilidade de operação.

A plataforma escolhida foi o Elipse E3 pela sua flexibilidade, confiabilidade, diversidade de recursos, conectividade com diversos equipamentos e empregabilidade em outras soluções de Centro de Controle, visto que cada PCH/Parque já operava com características muito distintas entre si que precisavam ser englobadas no mesmo universo. Os empreendimentos supervisionados possuem diversas marcas e modelos de CLP’s tais como Ge Fanuc e Beckoff, Relés de Proteção tais como ABB, GE e SEL, medidores de energia ION, dentre outros equipamentos, credenciando o Elipse E3 como o mais indicado para a tarefa.

Foi solicitado que, no desenvolvimento do Centro de Operação, fosse criado um padrão de aplicação para que os novos empreendimentos pudessem ser desenvolvidos visando sua inclusão no COG. Dessa forma, explorando todo seu potencial para criar uma aplicação diferenciada ao cliente, a mesma foi desenvolvida seguindo um padrão de alta resolução (1080p) em todos os seus objetos gráficos constituintes, como displays, botões e modelagens e animações 3D, com alto contraste, entregando um sistema de navegação otimizado para acesso imediato a alarmes, dados de geração e demais informações relevantes do sistema. O grande pilar foi o desenvolvimento baseado em bibliotecas que oferece ganhos na padronização, familiarização dos operadores e ganhos em horas de engenharia na implementação de novos projetos.

PCH

Devido à necessidade de alta disponibilidade para correta e segura operação das PCHs da DESA com seu COG, um requisito mandatório foi que cada central geradora fosse atendida com enlaces duplicados. O centro faz as conexões diretamente com os equipamentos de campo através de conexão via Satélite, enlace este como principal acesso, e enlace terrestre como segundo acesso, garantindo a banda necessária para processos não críticos da usina.

Baseada em uma arquitetura que visa a segurança operacional, o sistema utiliza o recurso de servidores Hot-Stand-by (redundantes/failover) e domínio remoto, tornando o sistema mais robusto e mais preparado a enfrentar avarias. A arquitetura formada para o centro de controle foi alicerçada em 4 (quatro) servidores, formando dois domínios Elipse com funções bem determinadas, comunicantes entre si e entre os pares, garantindo por conseguinte, um processamento segmentado às funções gráficas e outro às funções relacionadas ao gerenciamento de dados.

O domínio de IHM é constituído por dois servidores gráficos ou de telas, idênticos, operando em um sistema de failover. Foram dedicados ao armazenamento e ao processamento dos Objetos Gráficos e de Imagens que compõem as telas do sistema supervisório.

O domínio de Dados de Tempo Real conta com dois servidores de dados idênticos, operando em um sistema de failover. São incumbidos do armazenamento e processamento dos drivers de comunicação provenientes das usinas, configurações de armazenamento de dados, alarmes e eventos. Ao receber esses dados, as configurações programadas determinarão o destino da informação.

Os 4 servidores Elipse funcionam de forma virtualizada (Virtual Machine) com balanceamento de hardware na plataforma BladeSystem da HP. Pelo fato da maioria dessas plataformas comerciais geralmente não suportarem um mapeamento estável de uma porta USB de um host físico diretamente para uma VM, as hardkeys licenciadas para a DESA foram todas disponibilizadas através de USB Servers, diretamente mapeados na rede e direcionados para os IPs dos servidores.

O servidor de Banco de Dados fecha a composição da arquitetura. Responsável pelo armazenamento dos históricos (medições), alarmes e eventos do sistema, todo gerenciamento e armazenamento de dados foi estruturado no SGBD MSSQL Server 2012, gravados via Storage pelo Elipse. É fonte de informação para todas as análises históricas do sistema, desde relatórios por equipamentos das centrais geradoras, relatórios de geração individualizados por PCH/Unidade Geradora/Parque eólico, nos regimes horário, diário, mensal e anual, bem como análises gráficas.

De modo a explorar a arquitetura estabelecida, 7 monitores distribuídos em 3 CPUs distintas (placas de vídeo FULLHD) são utilizados para operação do sistema. Essas estações são o resultado do acesso direto ao servidor de telas, do Viewer que disponibiliza a visualização da aplicação e permite acesso a telas do projeto em modo de execução e a operação de modo geral. O Viewer pode ser rodado a partir de qualquer ponto da rede que possua acesso à rede do COG.

Arquitetura

O sistema de supervisão tem em sua base mais de 14.000 pontos de comunicação, 150 telas e mais de 17 projetos inseridos em seus Domínios. A operação é garantida através de estados, alarmes e diagnósticos, distribuídos no sistema que também dispõe de uma ferramenta de gráficos de tendência, elaborada de modo a garantir a comparação gráfica de quaisquer variáveis de interesse, globalmente no sistema, somados à exportação numérica e gráfica para planilhas em Excel. O mesmo princípio se aplica aos alarmes que são disponibilizados em histórico para uma análise mais apurada das ocorrências.

Permite-se ao operador tanto o acompanhamento do funcionamento global da usina como as interações que se façam necessárias, tais quais: Parada e Partida de Máquina, sendo ela de modo automático ou passo a passo, comando em disjuntores e seccionadoras, alteração de setpoint’s do sistema e outras atuações que estejam previstas para a operação integral da usina.

PCH

SOLUÇÃO E FUNDAMENTOS

Utilização do software supervisório Elipse E3, falando diretamente com as centrais geradoras através de links redundantes MPLS/VPN. Monitoramento de aproximadamente 14000 pontos em comunicação com os equipamentos locais via Drivers como o IEC 61850, IEC 104, Modbus RTU, Modbus ETH, DNP3.0 Master, GEETH e Domínio Remoto.

Fornecimento de um sistema padronizado com soluções particulares e modulares em bibliotecas de processamento gráfico e de processamento de dados, virtualização de máquinas e hardkeys em USB Servers.

Disponibilização de relatórios customizados de equipamentos e de geração, individualizados por PCH/Unidade Geradora/Parque eólico, nos regimes horário, diário, mensal e anual, com gerenciamento de dados em Microsoft SQL Server 2012.

Parques

RESULTADOS

Controle remoto de todas as usinas e parques que constituem o complexo de geração, com confiabilidade, 24 horas por dia e com um contingente mínimo de operadores. Monitoramento dos dados de equipamentos e de geração, com informações históricas e em tempo real, fornecidas em relatórios de operação detalhados, permitindo um acompanhamento dos Megawatts gerados, programação da geração e otimização da utilização dos recursos disponíveis para tal.