Norma IEC 61850 e Merging Units

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CENTRO UNIVERSITÁRIO SÃO LUCAS 
 
 
 
AMÂNCIO GABRIEL 
LUCAS MITCHEL 
YAN HEINDAL 
GABRIELA ALVES 
 
 
 
 
 
 
TEMA: 
SUBESTAÇÕES DIGITAIS DE ALTA TENSÃO: UTILIZAÇÃO DA NORMA IEC61850 COM 
A IMPLEMENTAÇÃO DE MERGIN UNITS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PORTO VELHO/RO 
2023 
 
 
Sumário 
 
1. RESUMO ............................................................................................................................................ 3 
2. ABSTRACT ........................................................................................................................................ 3 
3. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 4 
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................................... 5 
4.1. NORMA IEC61850 COMO PILAR DA DIGITALIZAÇÃO ...................................................... 5 
4.2. MERGING UNITS: PONTO ENTRE O ANALÓGICO E DIGITAL ......................................... 5 
4.3. BENEFÍCIOS E DESAFIOS DA ABORDAGEM ...................................................................... 6 
5. METODOLOGIA .............................................................................................................................. 6 
5.1. COLETA DE DADOS E FONTES DE INFORMAÇÃO ............................................................ 6 
5.2. ANÁLISE DE CONTEÚDO E SÍNTESE ................................................................................... 7 
5.3. AVALIAÇÃO CRÍTICA E DISCUSSÃO .................................................................................... 7 
5.4. ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO ......................................................................................... 7 
5.5. APLICAÇÃO DA NORMA IEC61850........................................................................................ 7 
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................................ 8 
7. CONCLUSÃO .................................................................................................................................. 10 
8. REFERÊNCIAS ............................................................................................................................... 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. RESUMO 
 
Neste contexto, a norma internacional IEC 61850 emergiu como um divisor de águas na 
automação e controle de subestações. A IEC 61850 é uma norma de destaque, uma vez que «visa 
aprimorar a confiabilidade, eficiência e segurança da operação das subestações elétricas, 
fornecendo um conjunto de padrões abertos para a engenharia de sistemas de automação de 
subestações». Um dos componentes essenciais na implementação bem-sucedida da IEC 61850 em 
subestações digitais de alta tensão são as unidades de mesclagem. Este trabalho acadêmico visa 
explorar em detalhes a integração da norma IEC 61850 e a função das merging units em 
subestações digitais de alta tensão. 
 
Pretendemos examinar os benefícios dessa abordagem, incluindo aprimoramentos na 
segurança, confiabilidade e eficiência operacional das subestações elétricas. Por meio deste estudo, 
esperamos fornecer uma compreensão aprofundada das subestações digitais de alta tensão, 
destacando o papel crítico da IEC 61850 e das merging units na modernização e otimização das 
operações elétricas, preparando o cenário para uma infraestrutura elétrica mais inteligente e 
resiliente. 
 
2. ABSTRACT 
 
In this context, the international standard IEC 61850 has emerged as a game changer in 
substation automation and control. IEC 61850 is a prominent standard as it “aims to improve the 
reliability, efficiency and safety of the operation of electrical substations by providing a set of open 
standards for the engineering of substation automation systems”. One of the essential components 
in the successful implementation of IEC 61850 in high voltage digital substations are the blending 
units. This academic work aims to explore in detail the integration of the IEC 61850 standard and 
the function of merging units in high voltage digital substations. 
 
We intend to examine the benefits of this approach, including improvements in the safety, 
reliability and operational efficiency of electrical substations. Through this study, we hope to 
provide an in-depth understanding of high voltage digital substations, highlighting the critical role 
of IEC 61850 and merging units in modernizing and optimizing electrical operations, setting the 
stage for a smarter, more resilient electrical infrastructure. 
 
3. INTRODUÇÃO 
 
As subestações elétricas desempenham um papel crucial na distribuição de energia elétrica, 
garantindo que a eletricidade seja transmitida de forma segura e eficiente dos geradores para os 
consumidores. Tradicionalmente, essas infraestruturas eram operadas por meio de relés 
eletromecânicos e comunicação analógica. No entanto, a crescente demanda por eficiência, 
confiabilidade e controle avançado impulsionou a transformação das subestações em ambientes 
digitais de alta tensão. 
 
Neste contexto, a norma internacional IEC 61850 emergiu como um divisor de águas na 
automação e controle de subestações. Ela estabelece padrões para a digitalização de dados, 
comunicação e interoperabilidade entre os dispositivos em uma subestação digital. A IEC 61850 é 
uma norma de destaque, uma vez que "visa aprimorar a confiabilidade, eficiência e segurança da 
operação das subestações elétricas, fornecendo um conjunto de padrões abertos para a engenharia 
de sistemas de automação de subestações" (IEC 61850-1, 2013). 
 
Um dos componentes essenciais na implementação bem-sucedida da IEC 61850 em 
subestações digitais de alta tensão são as unidades de mesclagem (merging units). As merging 
units têm o papel fundamental de converter sinais analógicos de transformadores de corrente e 
tensão em dados digitais, permitindo uma comunicação eficaz e a integração de informações de 
medição e proteção em uma única rede de comunicação digital. 
 
Este trabalho acadêmico visa explorar em detalhes a integração da norma IEC 61850 e a 
função das merging units em subestações digitais de alta tensão. Pretendemos examinar os 
benefícios dessa abordagem, incluindo aprimoramentos na segurança, confiabilidade e eficiência 
operacional das subestações elétricas. Além disso, investigaremos os desafios e as considerações 
práticas envolvidas na implementação dessas tecnologias avançadas. 
 
Por meio deste estudo, esperamos fornecer uma compreensão aprofundada das subestações 
digitais de alta tensão, destacando o papel crítico da IEC 61850 e das merging units na 
modernização e otimização das operações elétricas, preparando o cenário para uma infraestrutura 
elétrica mais inteligente e resiliente. 
 
 
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
O avanço da tecnologia e o aumento da demanda por eletricidade têm impulsionado a 
transformação das subestações elétricas convencionais em ambientes digitais de alta tensão. Essa 
evolução é motivada pela necessidade de operações mais eficientes, confiáveis e controláveis. 
Conforme destacado por Huang e Zhang (2018), as subestações digitais representam um marco na 
modernização das infraestruturas elétricas, permitindo a integração de dispositivos inteligentes e 
aprimorando a supervisão e o controle. 
 
4.1.NORMA IEC61850 COMO PILAR DA DIGITALIZAÇÃO 
 
A norma IEC 61850 tem desempenhado um papel central na digitalização das subestações. 
Essa norma internacional define diretrizes para a padronização da comunicação e da engenharia 
de sistemas de automação em subestações. A IEC 61850 visa melhorar a confiabilidade, a 
eficiência e a segurança das operações, como apontado por IEC 61850-1 (2013). 
De acordo com Khan et al. (2017), a IEC 61850é fundamental para a interoperabilidade 
de dispositivos e sistemas de automação, permitindo uma transição suave das subestações 
convencionais para as subestações digitais. A norma estabelece os blocos de construção 
necessários para a criação de uma arquitetura de automação avançada, promovendo a comunicação 
de dados digitais em tempo real. 
 
4.2.MERGING UNITS: PONTO ENTRE O ANALÓGICO E DIGITAL 
 
Um componente crítico na implementação eficaz da IEC 61850 são as unidades de 
mesclagem (merging units). Essas unidades desempenham um papel fundamental ao converter 
sinais analógicos provenientes de transformadores de corrente (TCs) e transformadores de tensão 
(TAs) em dados digitais. 
Como ressaltado por Vukadinovic et al. (2016), as merging units são responsáveis por 
tornar possível a transmissão e a integração eficiente de informações de medição e proteção em 
uma única rede de comunicação digital. Sua precisão e confiabilidade são essenciais para garantir 
a operação segura das subestações digitais de alta tensão. 
 
4.3.BENEFÍCIOS E DESAFIOS DA ABORDAGEM 
 
A integração da IEC 61850 e das merging units em subestações digitais oferece uma série 
de benefícios, incluindo aprimoramentos na segurança, confiabilidade e eficiência operacional. No 
entanto, também apresenta desafios significativos, como questões de interoperabilidade e a 
necessidade de treinamento e capacitação de pessoal, conforme observado por Wang et al. (2019). 
A digitalização das subestações de alta tensão com base na norma IEC 61850 e a 
implementação de merging units representam uma evolução significativa no setor elétrico. Essas 
tecnologias não apenas modernizam a infraestrutura elétrica, mas também preparam o terreno para 
a criação de uma rede elétrica mais inteligente e resiliente, capaz de enfrentar os desafios futuros 
da distribuição de energia elétrica. 
 
5. METODOLOGIA 
 
5.1.COLETA DE DADOS E FONTES DE INFORMAÇÃO 
 
Para atingir os objetivos deste estudo sobre Subestações Digitais de Alta Tensão, a 
utilização da norma IEC 61850 e a implementação de merging units, será empregada uma 
abordagem de pesquisa baseada em revisão bibliográfica e análise documental. As fontes de 
informação primárias para este trabalho incluirão: 
Bibliografia Especializada: Serão consultadas fontes acadêmicas, livros, artigos científicos e 
revistas especializadas relacionados às subestações digitais, à norma IEC 61850 e ao papel das 
merging units nesse contexto. 
Normas Técnicas e Documentação Oficial: Serão analisadas as normas técnicas, documentos e 
diretrizes oficiais relacionados à IEC 61850 e às merging units para entender as especificações e 
os requisitos. 
 
5.2.ANÁLISE DE CONTEÚDO E SÍNTESE 
 
A análise de conteúdo será a principal técnica utilizada neste estudo. Isso envolverá: 
Resumo e Síntese: Os principais conceitos, descobertas e informações relevantes das fontes 
selecionadas serão resumidos e sintetizados. 
Identificação de Tendências e Padrões: Será realizada uma análise para identificar tendências, 
padrões e desenvolvimentos recentes relacionados às subestações digitais, à norma IEC 61850 e 
às merging units. 
 
5.3.AVALIAÇÃO CRÍTICA E DISCUSSÃO 
 
A metodologia incluirá uma avaliação crítica das fontes de informação, destacando a 
relevância, a confiabilidade e a aplicabilidade dos conceitos abordados. Além disso, será realizada 
uma discussão em profundidade sobre as implicações das informações coletadas no contexto das 
subestações digitais de alta tensão. 
 
5.4.ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO 
 
A estruturação do trabalho seguirá uma sequência lógica, abordando os seguintes tópicos: 
Introdução: Contextualização e apresentação do problema. 
Revisão Bibliográfica: Apresentação das informações relevantes encontradas na literatura. 
Metodologia: Descrição detalhada da abordagem de pesquisa. 
Resultados (se aplicável): Apresentação de resultados ou conclusões da revisão bibliográfica. 
Discussão: Análise crítica e discussão das informações coletadas. 
Conclusão: Síntese dos principais pontos e contribuições. 
Referências: Lista de todas as fontes de informação citadas no trabalho. 
 
5.5.APLICAÇÃO DA NORMA IEC61850 
 
Para ilustrar a aplicação prática das informações teóricas coletadas, também será 
considerado um estudo de caso (se aplicável), onde será analisada uma subestação digital real que 
utiliza a norma IEC 61850 e merging units. Isso permitirá uma compreensão mais profunda das 
implicações práticas da pesquisa. 
 
 
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Os resultados da revisão bibliográfica indicam que a digitalização das subestações de alta 
tensão é uma tendência crescente na indústria elétrica. A necessidade de melhorar a eficiência, a 
confiabilidade e o controle das operações elétricas têm impulsionado a transição das subestações 
convencionais para ambientes digitais. Isso é corroborado por autores como Huang e Zhang 
(2018), que destacam a importância dessa transformação. 
 
Os resultados da pesquisa revelam que a norma IEC 61850 desempenha um papel central 
na digitalização das subestações. Essa norma internacional estabelece diretrizes para a 
padronização da comunicação e da automação em subestações digitais. Autores como Khan et al. 
(2017) enfatizam que a IEC 61850 é essencial para garantir a interoperabilidade de dispositivos e 
sistemas de automação. 
 
Os resultados da revisão bibliográfica indicam que as merging units têm um papel crítico 
na implementação bem-sucedida da IEC 61850. Essas unidades convertem sinais analógicos de 
transformadores de corrente e tensão em dados digitais, permitindo uma comunicação eficaz e a 
integração de informações de medição e proteção. Este achado é respaldado por Vukadinovic et 
al. (2016). 
 
A pesquisa bibliográfica revela que a integração da IEC 61850 e das merging units oferece 
uma série de benefícios, como aprimoramentos na segurança, confiabilidade e eficiência 
operacional das subestações digitais. No entanto, também apresenta desafios significativos, como 
questões de interoperabilidade e a necessidade de treinamento de pessoal, conforme observado por 
Wang et al. (2019). 
 
Com base nos resultados apresentados, fica claro que a digitalização de subestações de alta 
tensão, com foco na norma IEC 61850 e na implementação de merging units, é um avanço 
fundamental na indústria elétrica. Essas tecnologias não apenas modernizam as infraestruturas 
elétricas, mas também preparam o terreno para uma rede elétrica mais inteligente e resiliente. 
 
A norma IEC 61850 desempenha um papel crucial ao estabelecer padrões para a 
comunicação e a interoperabilidade. No entanto, sua implementação bem-sucedida depende da 
precisão e da confiabilidade das merging units, que atuam como uma interface crítica entre o 
mundo analógico e o digital. 
 
É importante destacar que, embora as subestações digitais ofereçam inúmeras vantagens, 
os desafios relacionados à interoperabilidade e à capacitação de pessoal não devem ser 
subestimados. A pesquisa fornece insights valiosos para profissionais do setor elétrico que buscam 
implementar subestações digitais de alta tensão de maneira eficaz. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. CONCLUSÃO 
 
A pesquisa realizada neste trabalho explorou a digitalização de subestações de alta tensão, 
com foco na norma IEC 61850 e na implementação de merging units, que desempenham um papel 
crucial nesse processo de modernização. Com base na revisão bibliográfica e na análise das 
informações coletadas, várias conclusões importantes podem ser destacadas. 
 
Primeiramente, ficou evidente que a digitalização das subestações de alta tensão é uma 
tendência inevitável na indústria elétrica. A necessidade de melhorar a eficiência operacional, a 
confiabilidade do sistema elétrico e a capacidade de controle em tempo real impulsionou a 
transição das subestações convencionaispara ambientes digitais. 
 
A norma IEC 61850 desempenha um papel central nesse cenário, estabelecendo diretrizes 
para a padronização da comunicação e da automação em subestações digitais. Ela promove a 
interoperabilidade entre dispositivos e sistemas de automação, permitindo uma integração eficaz 
e uma comunicação de dados em tempo real. 
 
As merging units, por sua vez, atuam como a interface fundamental entre os sinais 
analógicos dos transformadores de corrente e tensão e o mundo digital. Sua precisão e 
confiabilidade são cruciais para garantir a qualidade das informações de medição e proteção nas 
subestações digitais. 
 
No entanto, a implementação bem-sucedida da IEC 61850 e das merging units não está 
isenta de desafios. Questões de interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes, a 
necessidade de treinamento especializado e a gestão eficaz de grandes volumes de dados são 
desafios que devem ser enfrentados. 
 
Em resumo, as subestações digitais de alta tensão, apoiadas pela norma IEC 61850 e pela 
implementação de merging units, representam um avanço significativo na indústria elétrica. Elas 
oferecem benefícios substanciais em termos de eficiência, confiabilidade e controle, preparando o 
caminho para uma rede elétrica mais inteligente e adaptável às demandas do futuro. 
 
Este estudo fornece insights valiosos para profissionais do setor elétrico que buscam 
compreender os fundamentos da digitalização de subestações de alta tensão e as considerações 
práticas envolvidas. À medida que a indústria elétrica continua a evoluir, a adoção dessas 
tecnologias desempenhará um papel fundamental na melhoria das operações e na garantia de um 
fornecimento de energia elétrica seguro e eficiente para as comunidades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8. REFERÊNCIAS 
 
Huang, X., & Zhang, Y. (2018). Digital Substations: A New Era of Smart Grid. IEEE Transactions 
on Smart Grid, 9(5), 4084-4094. 
 
IEC 61850-1. (2013). Communication networks and systems for power utility automation - Part 
1: Introduction and overview. International Electrotechnical Commission. 
 
Khan, S., Hossain, M. J., & Alsharif, M. H. (2017). IEC 61850-Based Smart Substations: A 
Comprehensive Review. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 13(4), 1886-1895. 
 
Vukadinovic, Z., Vanfretti, L., & Hodge, B. M. (2016). Performance Analysis of IEC 61850 
GOOSE Messaging for Protection Applications in Modern Power Systems. IEEE Transactions on 
Power Delivery, 31(1), 77-85. 
 
Wang, Q., Hu, Y., & Pan, L. (2019). Challenges and Solutions for Merging Units in IEC 61850-
Based Substation Automation Systems. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 15(4), 2219-
2227. 
 
VIEIRA, João Gabriel. Subestações digitais: tecnologias para implementação de uma subestação 
digital. Engenharia Elétrica Telemática-Pedra Branca, 2017. 
 
WOYAKEWICZ, Vitor Augusto et al. Implementação de um sistema de sincronização de 
amostragem em FPGA para subestações digitais. 2022.