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Smart Solutions for Smart Grids

Desde 2003, a empresa San Diego Gas & Electric (SDG&E), em San Diego, Califórnia, tem utilizado os sistemas de monitoração on-line e controle de transformadores da Treetech para aumentar a segurança na operação de dois bancos de  autotransformadores monofásicos 525/230kV 1120MVA (GE e Siemens) e um banco de reatores monofásicos 525kV (Siemens) na SE Miguel.

Parâmetros Monitorados
As soluções de monitoração on-line e controle da Treetech em operação nessa subestação incluem os seguintes equipamentos e sensores inteligentes – IEDs:

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– Banco 80, autotransformadores GE:

  • BM – Capacitância e Tangente Delta de buchas GE 525kV e 230kV;
  • GMM – Gás Dissolvido no óleo (H2);
  • GMM – Teor de Água no Óleo (ppm) e Saturação de Água (%)
  • TM1 e TM2 – Temperatura do Óleo e dos Enrolamentos primário, secundário e terciário;
  • MBR – Ruptura de Membrana do tanque conservador;
  • SPS – Posição do Comutador sob Carga, Controle e Paralelismo entre fases e entre bancos.

– Banco 81, autotransformadores Siemens:

  • BM – Capacitância e Tangente Delta de buchas HSP 525kV e ABB 230kV;
  • GMM – Gás Dissolvido no óleo (H2);
  • GMM – Teor de Água no Óleo (ppm) e Saturação de Água (%)
  • TM1 e TM2 – Temperatura do Óleo e dos Enrolamentos primário, secundário e terciário;
  • MBR – Ruptura de Membrana do tanque conservador;
  • SPS – Posição do Comutador sob Carga, Controle e Paralelismo entre fases e entre bancos.

– Banco de Reatores, de fabricação Siemens:

  • BM – Capacitância e Tangente Delta de buchas HSP 525kV;
  • TM1 – Temperatura do Óleo e do Enrolamento;
  • MBR – Ruptura de Membrana do tanque conservador;

Arquiteturas para Integração
Como a SE Miguel é desassistida, é essencial que esses sensores e equipamentos estejam interligados aos sistemas remotos da empresa. A arquitetura descentralizada adotada pela Treetech em seus IEDs pressupõe que os IEDs operem de forma totalmente autônoma e independente, efetuando suas funções e tomando decisões de forma local, disponibilizando então várias entradas e/ou saídas que permitem sua integração em vários níveis.

Num primeiro nível, pode ser efetuada a integração dos IEDs com os sistema supervisório da empresa por meio de:

  • Conexão das saídas de contatos secos para alarmes e sinalização aos anunciadores e RTUs da subestação, alertando o centro de operação para possíveis ocorrências. Neste caso é acionada uma equipe de manutenção que deve ir ao local para verificação da ocorrência.
  • Conexão das entradas de contatos secos dos IEDs às saídas da RTU, permitindo o envio de comandos remotos, por exemplo, subir e baixar TAP do comutador.
  • Conexão das saídas analógicas dos IEDs à RTU, permitindo a leitura remota das variáveis.

Na subestação Miguel encontram-se em uso atualmente as conexões dos contatos de alarme e entradas de contatos secos dos IEDs com o anunciador de eventos e a RTU da subestação. Não são utilizadas as saídas analógicas, pois se encontra em preparação na subestação uma rede de comunicação serial para permitir um nível superior de integração, como descrito a seguir.

Num próximo nível de integração, os IEDs mantém sua característica de autonomia, mas são conectados a sistemas de digitalização ou monitoração remotos através de suas portas de comunicação serial. Isso permite a aquisição de todas as variáveis medidas e ocorrências de eventos, sem exceção, e a consulta e alteração de toda a parametrização dos equipamentos, além do acesso à memória interna de medições e eventos. O software Smart Trafo da Treetech, já fornecido anteriormente à SDG&E, poderá ser utilizado para essas funções.

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Experiência em Campo
Foi demonstrado que o objetivo da instalação dos IEDs de monitoração – aumentar a segurança e confiabilidade na operação dos autotransformadores e reatores foi atingido quando, no final de 2004, o monitor de buchas BM emitiu alerta de capacitância alta para uma das buchas GE de 525kV, evitando assim uma possível falha da mesma, fato comprovado através da realização de medições off-line.

A fim de obter as mais recentes funcionalidades disponíveis para seu sistema de monitoração de buchas, a SDG&E contratou da Treetech o Programa de Retrofit para a atualização dos equipamentos existentes. Para isto, o Eng. Marcos Alves e o estagiário de engenharia Daniel Santos, da Treetech, estiveram na subestação Miguel de 13 a 15/02/2007 para o comissionamento do novo sistema e treinamento dos usuários para sua operação.

Dentre as diversas novas funcionalidades proporcionadas pela atualização do sistema está o novo algoritmo para detecção de perda de sinal do TAP da bucha, que permite a desenergização dos autotransformadores e reatores sem a emissão de avisos desnecessários. Essa funcionalidade é especialmente importante para o banco de reatores, que é ligado e desligado freqüentemente durante a operação normal daquele sistema de potência.

O Programa de Retrofit incluiu também a atualização dos equipamentos de medição de temperaturas dos autotransformadores e reatores, através da instalação dos novos monitores de temperatura TM1 e TM2. Com isso, os sistemas de ventilação forçada, anteriormente controlados por termômetros mecânicos, passaram a operar com mais precisão, garantindo menores temperaturas de operação para as máquinas, além de proporcionar proteções por sobre-temperaturas mais confiáveis.

Fornecimento Treetech

1) Sensores IEDs nos autotransformadores, reatores e na sala de controle:
– 05 BM-MM – Monitores de Buchas – Módulo de Medição
– 03 BM-HMI – Monitores de Buchas – Módulo de Interface
– 06 GMM-Sensor – Monitor de Gás e Umidade – Módulo Sensor
– 06 GMM-MMI – Monitor de Gás e Umidade – Módulo de Interface
– 10 MBR – Monitor de Ruptura de Membrana/Bolsa
– 10 TM1 – Monitores de Temperatura para óleo e 1 enrolamento.
– 07 TM2 – Monitores de Temperatura para 2 enrolamentos.
– 06 SPS – Supervisores de Paralelismo.

2) Software de Digitalização Smart Trafo:
– Sistema de digitalização Componível e escalável que permite:
– Acesso seguro via browser comercial.
– Visualização on-line de medições e eventos.
– Banco de dados, relatórios gráficos e em tabelas.
– Sistema de indicação de alarmes e envio de avisos por e-mail ou SMS.
– Outras funções de TI.

3) Serviços de Engenharia:
– Suporte às adaptações de projeto para o retrofit dos equipamentos.
– Comissionamento dos IEDs na subestação Miguel.
– Treinamento dos técnicos e engenheiros da SDG&E para instalação, operação e parametrização dos IEDs.

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