Integração para consumo próximo na tecnologia de comando de central elétrica via IEC 61850

A aplicação

Central elétrica de combustíveis fósseis  

Integração da sistemas de dispositivos de chaveamento na tecnologia de comando via IEC 61850

As modernas tecnologias de comando de central elétrica oferecem atualmente a possibilidade de integrar sistemas de dispositivos de chaveamento para consumo próprio em uma central elétrica através de IEC 61850 na tecnologia de comando principal. Isto economiza não só na tecnologia de comando de instalação de distribuição elétrica separada, como também no esforço de engenharia necessário.

No passado, devido à tecnologia de proteção, as sistemas de dispositivos de chaveamento eram integradas via IEC 60870-101 ou 104. Com a introdução da tecnologia de proteção digital, agora existe a possibilidade de, através da comunicação via IEC 61850, transmitir um evento e o momento de ocorrência para a tecnologia de comando principal, utilizando esses dados para uma análise de erros ao milissegundo. Isto é sobretudo necessário em saídas de média tensão de engenharia de processos, como moinhos de carvão ou compressores.

 

Central elétrica de combustíveis fósseis  

Central elétrica de combustíveis fósseis

Instalações de distribuição elétrica de baixa tensão

Enquanto em sistemas de dispositivos de chaveamento de média tensão a integração de bus via IEC 61850 é realizada quase totalmente através de modernos dispositivos de proteção e comando, são as sistemas de dispositivos de chaveamento de baixa tensão que representam um desafio: atualmente os disjuntores de baixa tensão abertos têm uma eletrônica de proteção e ativação integrada, requerendo conceitos modulares e novos.

Estrutura típica de instalações em bloco com dois barramentos e dispositivo de comutação  

Estrutura típica de instalações em bloco com dois barramentos e dispositivo de comutação

Para criar uma solução global, a integração do dispositivo de comutação para o controle dos barramentos não é uma opção, mas sim uma necessidade. Assim, em caso de erro (subtensão ou falha de um transformador) é possível comunicar de forma contínua via IEC 61850 com a tecnologia de comando principal. Para evitar soluções de gateway complicadas e dispendiosas, a lógica e os componentes I/O devem ser capazes de estabelecer a comunicação via IEC 61850 diretamente a partir do equipamento.

Somente assim é possível a utilização da rápida comunicação transversal em forma de GOOSE (Generic Object Orientated Substation Event) conforme a IEC 61850, para estabelecer bloqueios. Isso reduz consideravelmente o esforço de cabeamento.

Montagem da comunicação IEC 61850 nas distribuições principais de baixa tensão  

Montagem da comunicação IEC 61850 nas distribuições principais de baixa tensão

Renovação da tecnologia de comando 

No âmbito de uma modernização da tecnologia de comando em centrais elétricas existentes, pode ser economicamente sensato usar conceitos de triagem centrais para a integração em instalações de distribuição elétrica de baixa tensão via IEC 61850. A Phoenix Contact oferece soluções completas para o quadro, para substituir os níveis de rearranjo existentes pela comunicação IEC 61850.

A solução

Sistema I/O AXIOLINE

Sistema I/O AXIOLINE

Para esse efeito, a Phoenix Contact oferece o sistema I/O Axioline expansível de modo modular. Ele se caracteriza por suas abrangentes possibilidades para o processamento de sinais. Axioline permite o registro muito fácil de dados digitais e analógicos, como contatos de disjuntor e valores de medição, e sua integração na tecnologia de comando principal através do novo acoplador de bus via IEC 61850. Através de saídas de relé de alto desempenho, os disjuntores podem ser controlados diretamente a partir do sistema I/O.

O estabelecimento de bloqueios é possível através da implementação completa e normativa da comunicação GOOSE. A tensão de sinal e de controle de 220 V DC típica em uma central elétrica pode ser conectada diretamente ao sistema I/O, sem um nível de acoplamento adicional. Para realizar curtos caminhos de cabeamento, os acopladores de bus podem ser montados dentro dos chamados nichos de controle dos campos de alimentação de uma distribuição principal
de baixa tensão.

Quadro de triagem central conforme IEC 61850  

Quadro de triagem central conforme IEC 61850

A montagem do dispositivo de comutação é realizada no respectivo campo de conexão da sistema de dispositivos de chaveamento. Assim, todos os contatos auxiliares dos disjuntores podem ser integrados no caminho mais curto através das estações I/O. Como frequentemente os valores de corrente e tensão somente são representados como medição monofásica na vista de consumo próprio da tecnologia de comando principal, é possível o processamento do sinal analógico de 4 a 20 mA através do equipamento de medição. Os respectivos contatos sem potencial do relé de subtensão para tensões de 70 % e 98,5 % da tensão nominal são integrados como contatos digitais, de modo a excitar assim a lógica de comutação.

A rede das estações I/O da sistema de dispositivos de chaveamento é formada por um switch por sistema de dispositivos de chaveamento e as conecta através do backbone de nível superior em tecnologia de fibra óptica com os quadros de tecnologia de comando em locais distantes. Os módulos de redundância PRP (Parallel Redundancy Protocol) da Phoenix Contact permitem uma comunicação de dados em caso de redundância e, assim, possibilitam a máxima disponibilidade na transmissão de informações para a tecnologia de comando principal conforme a norma IEC 62439-3.

Resumo das vantagens

  • Solução de sistema completa de um único fornecedor
  • Comunicação GOOSE conforme IEC 61850 para o estabelecimento de bloqueios
  • Análise de erros ideal graças a estampa de tempo orientado por eventos
  • Automatismo de comutação livremente ajustável através de programação IEC 61131
  • Conexão direta de sinais e comandos de controle de 220 V DC

AXIOLINE na central elétrica

  • Módulos ProfiSafe para a comutação segura de motores e válvulas, p. ex., na área da proteção da caldeira ou do comando por linha de ruptura
  • Acoplador de bus Profibus para a integração de sinais de campo na tecnologia de comando principal
  • Acoplador de bus para IEC 61850, para a integração das instalações para consumo próprio na tecnologia de comando principal
  • Módulos de temperatura, p. ex., para o registro de temperaturas da parede do tubo

PHOENIX CONTACT
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