tese 1,2 mb

Projecto estruturado de Sistemas de Automao em

Subestaes segundo a norma 61850

Pedro Filipe Moreira Dias

Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

Engenharia Electrotcnica e de Computadores

Jri

Presidente: Prof. Paulo Jos da Costa Branco

Orientador: Prof. Dr. Jos Lus Costa Pinto de S

Vogal: Prof. Mrio Serafim dos Santos Nunes

2009

ii

Projecto estruturado de Sistemas de Automao em

Subestaes segundo a norma 61850

Pedro Filipe Moreira Dias

iii

Agradecimentos

Gostaria de agradecer a todas as pessoas que directa ou indirectamente contriburam

para este trabalho,

Em primeiro lugar, agradeo ao meu orientador Prof. Dr. Eng. Pinto de S pela sua

ajuda constante ao longo do trabalho e pela oportunidade que me deu de entrar no mundo dos

Sistemas de Controlo e Proteco de Subestaes.

EFACEC, por todo o apoio prestado, em especial Eng. Sara Costa pelas dvidas

tiradas e ensinamentos dados sobre Unidades Terminais de Proteco.

Helinks, em especial a Joerg Reuter pelas dvidas tiradas e solues apresentadas

no decorrer dos vrios testes ferramenta de configurao de sistema, Helinks STS.

Agradeo a todos os meus colegas de curso com quem partilhei verdadeiros momentos

de alegria da minha vida de estudante. Um especial obrigado aos meus pais e ao meu irmo,

pelo constante apoio e preocupao pela minha vida. a vocs que dedico todo este trabalho.

E finalmente, o meu mais sincero e profundo agradecimento minha namorada Sofia, que me

ajuda diariamente a ultrapassar todos os obstculos e a encarar a vida da forma mais alegre

possvel.

iv

Resumo

Este trabalho consiste no desenvolvimento de especificaes re-utilizveis de Sistemas

de Automao e Proteco para Subestaes da EDP, usando as regras de estruturao por

objectos e a linguagem SCL (Substations Configuration Language) definidas na nova norma

internacional IEC 61850.

Comea-se por fazer uma breve descrio dos objectivos da norma IEC 61850.

Descreve-se a sua estrutura da informao, e os modelos de informao e servios de troca de

informao.

Seguidamente, apresenta-se uma descrio generalizada da automao em

subestaes, introduzindo o conceito de Projecto tipo de subestaes AT/MT utilizado pela

EDP. Atravs desta descrio, apresentada a estrutura de uma subestao-tipo, a sua

arquitectura, funes de proteco e automatismos.

Para compreender de que forma se descreve a configurao da subestao,

apresenta-se a linguagem SCL (Substation Configuration Language) e os seus modelos,

definidos pela norma IEC 61850.

De forma a criar, configurar, visualizar e editar todos os elementos da subestao

representativa do Projecto tipo da EDP, utiliza-se as ferramentas de configurao de sistemas

Visual SCL e Helinks STS. Atravs destas ferramentas, para alm da construo grfica da

subestao e da configurao de todos os elementos associados mesma, cria-se todos os

tipos de ficheiros SCL definidos pela norma IEC 61850. Aps a criao dos ficheiros

pretendidos, utiliza-se a pgina web da Siemens de forma a detectar os erros obtidos ao nvel

do cdigo XML. Testa-se ainda a comunicao entre as ferramentas de configurao de

sistema e de configurao de IEDs, de forma a saber se possvel alcanar interoperabilidade

atravs da troca de dados entre essas mesmas ferramentas.

v

Palavras-Chave

IEC 61850

Sistemas de Automao

Rede de Energia

Interoperabilidade

Linguagem SCL Substation Configuration Language

Subestaes

vi

Abstract

This work consists in the development of reusable specs for Substations Automation

Systems of EDP, applying object-oriented concepts and SCL as defined in the new standard

IEC 61850.

It begins by making a brief description of the objectives of the IEC 61850. It describes

the structure of the information, and the types of information services and exchange of

information.

Then it was presented a generalized description of automation in substations,

introducing the concept of Project type of substations AT / MT used by the EDP. By this

description, it was presented the structure of a substation-type, its architecture, protection and

automation functions.

To understand how the description of the configuration of the substation is made, the

language SCL (Substation Configuration Language) and their models defined by IEC 61850,

are presented.

In order to create, configure, view and edit all elements of the substation representative

of the Project kind of EDP, the tools used for system configuration are Visual SCL and Helinks

STS. With these tools, in addition to the graphical construction of the substation and the

configuration of all elements associated with it, all kinds of SCL files defined by IEC 61850 are

created. After the creation of these files, the web page of Siemens is used in order to detect any

errors made at the XML code. The communication between the tools for configuring the system

and setting up IEDs is tested in order to see if they can achieve interoperability through the

exchange of data between these tools.

vii

Keywords

IEC 61850

Automation Systems

Energy Network

Interoperability

SCL Language - Substation Configuration Language

Substations

viii

Lista de Contedos

Agradecimentos............................................................................................................................. iii Resumo ......................................................................................................................................... iv Abstract .........................................................................................................................................vi Lista de Contedos ..................................................................................................................... viii Lista de Figuras ..............................................................................................................................x Lista de Tabelas ............................................................................................................................xi Lista de siglas............................................................................................................................... xii 1 Introduo................................................................................................................................... 1

1.1 Enquadramento ................................................................................................................... 1 1.2 Objectivos............................................................................................................................ 1 1.3 Organizao da Dissertao ............................................................................................... 1

2 Norma IEC 61850....................................................................................................................... 3 2.1 Objectivos............................................................................................................................ 3 2.2 Estrutura .............................................................................................................................. 3 2.3 IED Dispositivo Electrnico Inteligente ............................................................................ 5 2.4 Mensagens GOOSE............................................................................................................ 6 2.5 Modelo do Objecto .............................................................................................................. 8

2.5.1 Estrutura da Informao............................................................................................... 9 2.5.2 Dispositivos Lgicos..................................................................................................... 9 2.5.3 Ns Lgicos................................................................................................................ 10 2.5.4 Dados ......................................................................................................................... 10 2.5.5 Classes de dados comuns ......................................................................................... 11 2.5.6 Atributos ..................................................................................................................... 12

2.6 Modelos ACSI Conceitos bsicos .................................................................................. 17 3 Projecto-tipo da EDP................................................................................................................ 20

3.1 Arquitectura e Organizao funcional do SPCC ............................................................... 20 3.2 Definio de painis .......................................................................................................... 21 3.3 Funes de proteco....................................................................................................... 22 3.4 Funes de automatismo .................................................................................................. 22

4 Linguagem SCL........................................................................................................................ 24 4.1 Modelos SCL ....................................................................