Os IED’s (Dispositivos eletrônicos inteligentes) são dispositivos multifuncionais (proteção, controle, medição, automação, …) que no sistema elétrico de potência através de processadores conseguem realizar lógica ou não no sistema, podem possuir sistemas de comunicação (IEC 61850, DNP3.0, ModBus, …). Os IED’s podem ser classificados em subestações como:
1. Telecomunicações
2. Interface Homem-Máquina (IHM)
3. Processo
Estes dispositivos são indispensáveis para o sistema elétrico de potência, uma vez que aumenta o nível de segurança e automação dos processos. Neste artigo iremos falar um pouco dos possíveis IED’s utilizados em subestações!
Controlador Lógico Programável (CLP ou PLC)
A definição de CLP segundo a NEMA (National Electrical Manufacturers Association):
“Aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para o armazenamento interno de instruções para implementações específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos.”
Esses dispositivos podem ser utilizados para automação de processos da subestação, podem possuir uma ou mais Unidades Centrais de processamento (UCP) com várias entradas e saídas digitais e analógicas podendo ser utilizado vários protocolos de comunicação (GOOSE, MMS, SV, IHM, …). Um exemplo da sua utilização em subestações seria na automação da motorização de equipamentos.
Unidade Terminal Remota (RTU e UTR)
De uma forma geral os RTU’s são computadores que trabalham de forma independente como uma Unidade Central de Processamento (UCP) com várias entradas/saídas analógicas, podendo ser utilizados como controlador mestre para outros dispositivos (DNP3) ou como um controlador lógico com uma capacidade superior em relação aos CLP. Em subestações pode ser utilizado para monitoramento e controle remoto de vários IED’s de processo através de canais de comunicação com diversos protocolos (GOOSE, MMS, SV, IHM, …).
Porta de dados (Gateway)
Gateway ou porta de entrada é responsável por traduzir dados de vários tipos de protocolos de comunicação de uma subestação, podendo ser utilizado também como um concentrador de dados, exercendo a função de processador lógico e em alguns casos possuir uma IHM integrada. Os gateways possuem esquema de cibersegurança e redundância para garantir que o sistema não seja invadido ou tenha perda de mensagens que podem causar graves problemas no sistema.
Merging unit (MU)
Utilizado para fazer aquisição dos transformadores de instrumento (TC e TP) fazer a conversão deste sinal analógico via protocolo SV para a rede (Protocolo de comunicação dedicado para mensagens analógicas). As MU’s podem estar conectadas a vários TP’s e TC’s comunicando com diferentes tipos de IED’s, além de receber status de equipamentos via protocolo GOOSE (a MU em questão deve possuir módulos adicionais para receber mensagens do protocolo GOOSE). Este equipamento apresenta uma grande vantagem para uma subestação uma vez que ele consegue mandar a mensagem em tempo real dos sinais de corrente e tensão do sistema para rede fazendo com que todos os IED’s consigam ter acesso às informações dessas grandezas. Isso reduz bastante a quantidade de fio de cobre utilizado, pois toda informação é enviada para os IED’s através de cabo de fibra óptica.
Medidores de Qualidade de Energia e Medidores de Faturamento
Estes IED’s são vistos em subestações em que se deseja saber os sinais de corrente e de tensão provenientes dos transformadores de instrumentos podendo ser visualizado:
- Diagrama fasorial em tempo real para verificar o cabeamento.
- Verificar a precisão da energia no modo de teste enquanto verifica o fluxo de energia em tempo real.
- Ler os dados de faturamento, incluindo consumo de energia e pico de demanda.
- Monitorar tensão, corrente, fator de energia, frequência e energia.
- Analisar as formas de onda do sistema com oscilografia integrada.
- Comissionar o medidor sem um laptop
Este IED pode possuir um sistema IHM integrado no seu painel frontal ou utilizar alguns sistemas de comunicação como IEC 61850, ModBus, DNP3.0, dentre outros. É bastante utilizado a norma IEC 61850 através dos protocolos MMS efetuando comunicação com outros dispositivos conectados na rede para a troca de dados de medição, qualidade de energia, ou controle em tempo real. Pode-se utilizar o protocolo MMS como um SCADA master.
Relés de Proteção
Estes IED’s são utilizados para a proteção dos equipamentos protegidos (EP) através das leituras de corrente e tensão (TC’s e TP’s). Além disso pode ser adotado esquemas de automação podendo possuir, ou não a possibilidade de implementação de sistemas de comunicação (DNP 3.0, IEC 61850, ModBus, …). Quando o sistema de comunicação é implementado geralmente utiliza-se a norma IEC 61850 com os protocolos GOOSE para enviar para a rede de comunicação mensagens digitais, SV para envio de mensagens analógicas e MMS para mensagens aos sistemas IHM.
Conclusão
É importante um profissional que está inserido no mercado de média/alta tensão tenha um conhecimento mínimo destes dispositivos que podem ser encontrados em algumas subestações. Neste artigo passamos algumas noções dos principais IED’s que podem ser encontrados no SEP. Você está familiarizado com algum outro tipo de IED? Deixe nos comentários suas dúvidas!
Um abraço e até a próxima,
Equipe Mesh Engenharia
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