Sensoriamento_RD

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AUTOMAÇÃO DE REDE DE DISTRIBUIÇÃO 
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Automação de Rede de Distribuição
Sensoriamento da Rede de Distribuição
Sensor Koala
Comunicação SigFox
Sensor de Indicação de Faltas
Sumário
Sensoriamento da Rede de Distribuição
DEC EQTL MA 2021
Melhoria nos indicadores de continuidade.
Investimento na automação de rede de distribuição.
Sensoriamento da rede de distribuição MA.
Expectativa
Realidade
Instalação e automação de religadores.
Instalação e automação de bancos reguladores de tensão.
300 conjuntos de sensores de indicação de faltas (900 unidades).
550 conjuntos de sensores de abertura de chave fusível (1650 unidades).
Sensoriamento da Rede de Distribuição
Figura 1: sensor de base fusível KOALA, TECSYS.
Figura 2: sensores de indicação de faltas SMART POWER, TECSYS
Sensor Koala: Topologia
Descrição: Equipamento usado para detectar a abertura de chave fusível em redes de distribuição de 13.8 kV a 34.5 kV por meio do envio de evento espontâneo ao servidor via módulo de comunicação Sigfox.
Figura 3: sensores de indicação de faltas SMART POWER, TECSYS
Sensor KOALA: Operação
Funcionalidade do Sistema de Monitoramento de Abertura de Base Fusível.
Detecção de abertura da base fusível.
Detecção de presença/ausência de corrente.
Instalação simples e rápida.
Mensagem espontânea via comunicação Sigfox.
Baixo custo.
Vida útil da bateria (estimação): 5 anos.
Figura 4: Princípio de operação do sensor Koala.
Sensor Koala: Dimensões
Figura 7: Dimensões do produto.
Figura 8: Dimensões do sensor KOALA.
Sensor KOALA: Características
Envio de status a cada 6 horas.
Envio imediato de eventos para a rede de distribuição.
Uso de bateria de Lítio, 2000mAh de carga, autonomia de 5 anos.
Tensão de alimentação de 3.6 V.
Corrente máxima de 170mA.
Tensão de trabalho de 13.8 kV a 34.5 kV.
Corrente mínima de detecção de 1 A.
Detecção da corrente no fusível por magnetômetro (detecção de campo eletromagnético).
Detecção de movimento por acelerômetro.
Faixa de frequência de transmissão ISM: 902.1375 a 904.6625 MHz.
Potencia típica de transmissão: +22.5 dBm.
Faixa de temperatura de operação: -30 a 65°C.
Invólucro resistente a intempéries ambientais, com grau de proteção mecânica IP-65 contra poeira e jatos d’água, resistente a radiação ultravioleta (UVA/UVB).
Instalação na rede de distribuição realizada com equipamento leve (requer escada e bastão);
Dados enviados a um servidor que converte a mensagem em protocolo DNP3 e encaminha ao SCADA.
Sensor Koala: Mapa DNP3
Tabela 1: Mapa DNP3 do sensor KOALA.
Sensor Koala: Pré Calibração
Pré-calibração
Movimentar o dispositivo ciclicamente por 10 segundos.
O sensor Koala sai do estado não-calibrado e entra em estado pré-calibrado.
O operador tem até 15 minutos para instalar o equipamento no fusível. Após este tempo, o sensor Koala verifica se está na posição de instalação, ou seja, em pé ou com inclinação de até 45 graus.
Caso esteja em posição de instalação, passará para o estado calibrado. 
Figura 5: Movimento para calibrar sensor KOALA.
Sensor Koala: Fixação
Retirar o cartucho da fase e realizar a montagem do Koala no cartucho em solo.
Encaixar a abraçadeira pela parte traseira (pela face côncava, que fica em contato com o cartucho), que está encostada no cartucho, de modo que o cartucho fique entre o Koala e a abraçadeira.
Promover aperto manual final do manípulo do parafuso de fixação.
Posicionar e encaixar o cartucho com o Koala junto à base do fusível da fase em questão e armá-lo.
Figura 6: Fixação do sensor KOALA.
Sensor Koala: Fixação
Figura 10: Fixação do sensor KOALA.
Figura 9: Fixação do sensor KOALA.
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Sensor Koala: Instalação em rede de distribuição
Figura 11: Instalação de sensor KOALA em rede de distribuição.
Sensor Koala: Benefícios
A instalação pode ser realizada sem interrupção no fornecimento de energia e utilizando equipamento leve (escada e bastão de manobra).
As mensagens geradas pelo Koala são transmitidas, armazenadas e tratadas em um sistema de supervisão proprietária com total segurança e confiabilidade que são traduzidas para o protocolo DNP3 e enviadas em tempo real ao Centro de Operações de Integradas (COI);
Permite encontrar de forma rápida e prática os pontos de defeito na rede de energia;
Tempo reduzido para restaurar a energia para os consumidores.
Aplicação no monitoramento de proteção de equipamentos, proteção circuitos, bancos de capacitores.
Caso ocorra o deslocamento do cartucho causado pelo rompimento do elo fusível a Identificação é precisa e instantânea.
Smart Power: Tecnologia de Indicação de Faltas
Descrição: Equipamento que tem a finalidade de identificar os trechos de ocorrências na rede, em tempo real, possibilitando a rápida localização de falhas/perturbações elétricas pelo COI em linhas aéreas de distribuição.
Figura 12: sensores de indicação de faltas SMART POWER, TECSYS
Detecção de faltas.
Calculo da corrente de neutro.
Detecção de inversão de fluxo de corrente.
Reporte de eventos em tempo real ao COI.
Smart Power: Arquitetura de comunicação
Figura 13: Instalação de caixa concentradora de dados.
Smart Power: Interface WEB
Figura 14: Inteface WEB.
Smart Power: Especificações Técnicas
Tabela 2: Características técnicas.
Modelos até 600 A
Incluso conversor serial/ethernet.
Smart Power: Sensor de indicação de Faltas
Modelos com capacidade de medição em duas faixas
1~100 A e corrente de surto de até 1 kA.
4~600 A e corrente de surto de até 4 kA.
Alimentação por painel solar e backup por ultracapacitor de autonomía 36 horas.
Cálculo desequilibrio entre fases.
Memória interna para armazenamento de eventos.
Detecta surto de corrente.
Detecta presença ou falta de tensão.
Detecção de fluxo reverso de corrente.
Sistema RF de baixa potencia para se comunicar com Caixa concentradora em 915 MHz.
Peso 1.5 kg.
Figura 15: sensores de indicação de faltas SMART POWER, TECSYS
Smart Power: Precisão
Precisão nas Medidas de Corrente
Faixa de medição: 4 – 600 A.
10 % para correntes de 4 até 10 A.
5 % para correntes de 10 até 40 A.
2 % para correntes acima de 40 A.
Faixa de medição: 1 – 100 A.
10 % para correntes de 1 até 4 A.
5 % para correntes de 4 até 10 A.
2 % para correntes acima de 10 A.
Figura 16: Sensor de Indicação de Faltas.
Smart Power: Diagrama de Blocos do Sensor de Faltas
Figura 17: sensores de indicação de faltas SMART POWER, TECSYS
Figura 18: Diagrama de blocos dos sensores de indicação de faltas SMART POWER, TECSYS
Smart Power: Caixa Contradora de Dados
Alimentação pela rede BT, TPs ou Trafo Monofásico.
Conexão com COI por meio de protocolo DNP3 via modem celular/Satélite/Radio.
Conexão com centro de gestão através de porta administrativa via modem GPRS/Satélite/Radio para configurações remotas com software TCP/IP.
Sistema de controle automático de recarga e monitoramento de tensão do backup de energía.
Backup de energia usando baterias de chumbo-ácido de 12V e autonomia de 8 hrs.
Sistema de RF utilizando rádio de baixa potência em 915 MHz para comunicação com os sensores.
Identifica e controla o agrupamento de sensores.
Calculo de corrente de desequilíbrio. 
Instalação em poste.
Peso 7 kg.
Figura 19: Caixa concentradora de dados.
Smart Power: Caixa Contradora de Dados
Figura 20: Componentes da caixa concentradora de dados.
Smart Power: Caixa Contradora de Dados
Porta Serial DNP
Conector DBM Fêmea à três fios (TX pino 2, RX pino 3 e GND pino 5).
Padrão de protocolo modo DCE-DTE: RS232.
Transferência de dados: transmissão de pacotes de forma transparente aos sistemas em comunicação.
Baudrate: 9600 bps.
Formato do quadro: 8 bits de dados.
Bit de paridade: nenhum.
Bit de parada: 1.
Controle de fluxo: sem controle de fluxo por hardware ou por XON/XOFF.
Porta Serial WEB
Conector DBM Fêmea à três fios (TX pino 2, RX pino 3 e GND pino 5).
Padrão de protocolo modo DCE-DTE: RS232.
Transferência de dados: transmissão de pacotes de forma transparente aos sistemas em comunicação.
Baudrate: 19200 bps.
Formato do quadro: 8 bits de dados.Bit de paridade: nenhum.
Bit de parada: 1.
Controle de fluxo: sem controle de fluxo por hardware ou por XON/XOFF.
Figura 21: Conexão dos cabos do dispositivo de comunicação nas portas seriais DNP e WEB.
Smart Power: Instalação dos Sensores de Falta
Figura 22: Componentes da caixa concentradora de dados.
Observar a fase de cada sensor.
Smart Power: Instalação dos Sensores de Falta
A alimentação de energia dos sensores é realizada por painéis solares. O backup de energia é realizado por ultracapacitores com autonomia de 36 hrs. Obs: Instalar os sensores de dia para realizar carga dos ultracapacitores.
Figura 24: Visão inferior dos sensores.
Figura 23: Instalação dos sensores.
Smart Power: Instalação dos Sensores de Falta
Figura 25: Instalação dos sensores na rede de distribuição.
Smart Power: Instalação da Caixa Concentradora de dados
Figura 26: Instalação de caixa concentradora de dados.
Smart Power: Instalação da Caixa Concentradora de dados
Figura 27: Cinta de Fixação de caixa concentradora de dados.
Smart Power: Instalação da Caixa Concentradora de dados
Figura 28: Alimentação da caixa concentradora.
Smart Power: Instalação da Caixa Concentradora de dados
Figura 29: Instalação de caixa concentradora de dados.
Instalar face da concentradora voltada para os sensores.
Manter distância de até 10 m entre os sensores e a concentradora.
Smart Power: LED’s de Sinalização da Caixa Concentradora 
Figura 30: LED’s de sinalização da concentradora de dados.
Porta Serial DNP
LED Fase A piscando: comunicação com sensor da fase A OK. 
LED Fase B piscando: comunicação com sensor da fase B OK. 
LED Fase C piscando: comunicação com sensor da fase C OK. 
LED DNP aceso: comunicação normal entre concentradora e SCADA.
LED WEB aceso: comunicação normal entre concentradora e servidor WEB.
LED Sincr: indica que os sensores estão sincronizados, ou seja, enviam informações de forma simutânea para a concentradora. 
Bit de parada: 1.
LED Neutro aceso: Concentradora habilitada para função de neutro.
Smart Power: Software de Parametrização e Monitoramento
Figura 31: Software de parametrização dos sensores de indicação de faltas e da caixa concentradora de dados.
Figura 32: Dongle (antena USB) para comunicação com sensores e concentradora de dados .
Smart Power: Software de Parametrização e Monitoramento
Figura 33: Status dos equipamentos conectados
Configuração e monitoramento dos sensores, concentradora, visualisação de eventos, oscilografias, diagrama fasorial. 
Status do equipamento
Smart Power: Software de Parametrização e Monitoramento
Figura 34: Monitoramento do sensor da fase B.
Smart Power: Software de Parametrização e Monitoramento
Figura 35: Configuração da fase B.
Smart Power: Software de Parametrização e Monitoramento
Figura 36: Configuração e monitoramento da concentradora de dados.
Smart Power: Software de Parametrização e Monitoramento
Figura 37: Oscilografias.
Smart Power: Software de Parametrização e Monitoramento
Figura 38: Log de Eventos.
Smart Power: Amostragem
Figura 39: Amostragem dos sensores.
Aquisição de dados em todos os canais com a taxa de 128 amostras/ciclo de 60 Hz.
Tempo entre as amostras 130 microsegundos.
Smart Power: Diagrama Operacional
Figura 40: Diagrama operacional.
Smart Power: Exemplo de Caso
Figura 41: Exemplo de caso.
Porta Serial DNP
di/dt = 50 (configuração).
di/dt % = 50% (configuração). 
Corrente de regime de 50 A. 
Primeira variação 50 ~ 80 A. (não entende como falta)
Primeira variação 50 ~ 100 A (entende como falta)
Gera alarme.
Não gera alarme.
Porta Serial DNP
di/dt = 50 (configuração).
di/dt % = 50% (configuração). 
Corrente de regime de 200 A. 
Primeira variação 200 ~ 280 A. (não entende como falta)
Primeira variação 200 ~ 400 A (entende como falta)
Gera alarme.
Não gera alarme.
Smart Power: Exemplo de Caso
Figura 42: Exemplo de caso.
Smart Power: Cálculo da Corrente de Neutro
Figura 43: Diagrama Fasorial.
Correntes de Desequilíbrio (Corrente de Neutro)
Calculada a cada segundo para todos os 60 ciclos.
Os sensores enviam a cada segundo os dados dos últimos 60 ciclos. 
O concentrador faz o cálculo ciclo a ciclo e roda um algoritmo em busca de oscilações de neutro. 
Smart Power: Alarme de desequilíbrio
Figura 44: Exemplo de Caso.
Smart Power: DNP3
Configuração do Concentrador
Foi desenvolvida uma versão simplificada para não sobrecarregar o controlador.
Responde para 1 mestre (SCADA).
Concentrador atua como escravo.
Endereço escravo configurado via software.
Taxa de comunicação 9600 bps.
Envia mensagens espontâneas após um evento.
Realiza sincronismo de data e hora periódicamente com SCADA.
Smart Power: Mapa DNP3
Figura 45: Recorte de mapa DNP3 do SMART POWER.
OBRIGADO!