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  • 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 ....................................................................