Sistema de Gerenciamento e Análise Automática de Oscilografias
As redes elétricas estão sujeitas a distúrbios frequentes, cuja compreensão pode ser tarefa muito complexa, mas de fundamental importância para a evolução da segurança e confiabilidade dos sistemas elétricos. Na análise pós-evento, costuma-se recorrer a medições de sinais analógicos, representando grandezas elétricas, e de sinais digitais, representando estados de equipamentos, contatos e, também, de comandos.
Uma das formas de medição destes sinais é a oscilografia digital, que é salva em arquivos, cujo formato mais usual é o COMTRADE, definido pela norma IEC 60255-24 (ou IEEE C37.111). Estes registros são gerados por dispositivos com função de oscilografia, que podem ser dedicados (Registradores Digitais de Perturbação – RDP) ou multifuncionais (relés de proteção, remotas de supervisão etc.). Vamos nos referir a eles genericamente como oscilógrafos.
O registro de oscilografia tem as seguintes características:
Figura 1 – Oscilografia de uma linha de transmissão com os RDPs sincronizados por satélite.
Os arquivos são coletados dos oscilógrafos e transportados para um repositório regional ou central da empresa, onde ficam à disposição dos engenheiros para análise de perturbações ou para algum tipo de estudo. Estes repositórios podem chegar a conter dezenas de milhares de arquivos por ano, tornando seu gerenciamento muito difícil.
Por esse motivo, o Cepel desenvolveu o Sistema de Gerenciamento e Análise Automática de Oscilografias – SINAPE.Net, que tem como principal função implementar ferramentas para facilitar muitas das tarefas dos analistas de perturbações, permitindo-lhes focar no problema específico do sistema elétrico, e não na necessidade de buscar e selecionar arquivos ou gerir uma base de arquivos gigantesca. A Figura 2 ilustra o processo.
Figura 2 – Ciclo de vida da análise de perturbações com o SINAPE.Net.
Como visto na Figura 2, o ciclo de análise se inicia pela coleta das oscilografias fornecidas pelos RDPs ou IEDs. O módulo Coletor do sistema é capaz de se comunicar com diferentes equipamentos utilizando protocolos padrão (IEC 61850, SSH, FTP, FTPS, SFTP). O módulo de gerenciamento das oscilografias fornece ferramental para o controle do conjunto de oscilografias mantidas pelo sistema, assim como promove o armazenamento secundário (backup) dos arquivos e dos registros do banco de dados de eventos antigos. Os arquivos recebidos passam, então, pelo módulo de análise automática visando à identificação das ocorrências de maior interesse por meio da classificação dos distúrbios.
O sistema também inclui a funcionalidade de cálculo automático de localização de faltas em linhas de transmissão, utilizando dados de um ou dois terminais, pelos métodos de impedância e de ondas viajantes. Estas localizações podem ser exibidas, em interface apropriada, a centros de controle ou mesmo enviadas ao sistema SAGE para apresentação em tempo real.
O SINAPE.Net apresenta seus resultados através de interfaces Web projetadas para cada tipo de usuário. A interface voltada para o analista de perturbações, por exemplo, permite a listagem dos eventos de oscilografia, sendo possível aplicar filtros por data, tipo de ocorrência, local do registrador e equipamento envolvido. Os sinais analógicos e digitais da oscilografia podem ser desenhados graficamente, assim como seus valores de módulo e ângulo, RMS, potência e componentes simétricos, harmônicos e de impedância (RX), dentre outras operações. Durante a análise de eventos envolvendo oscilografias de diferentes locais, é possível também analisar todos os sinais de forma sincronizada, automática ou manualmente, dependendo do estado de sincronização de cada registrador.
Figura 3 – Telas gráficas voltadas para o analista de perturbações.
Para centros de controle, desenvolveu-se uma interface bem compacta, que permite a publicação dos resultados de localização de faltas de forma objetiva, facilitando o trabalho do operador.
Figura 4 – Dashboard para centros de controle indicando desligamentos em linhas de transmissão.
É possível a visualização geográfica do local dos eventos registrados nos oscilógrafos, sendo o sistema de transmissão representado a partir da informação georreferenciada da posição das torres das linhas de transmissão e da posição das instalações elétricas. A posição da falta é indicada com base no resultado do cálculo de localização de faltas. O recurso de animação temporal dos eventos permite uma visão da evolução geográfica das perturbações.
Figura 5 – Georreferenciamento de faltas em linhas de transmissão.
O SINAPE.Net permite a configuração dos dados topológicos do sistema elétrico monitorado (equipamentos e instalações) e a gestão do cadastro dos registradores. Fornece, também, informações sobre o funcionamento do sistema de oscilografia, tais como frequência de envio de arquivos por oscilógrafo, análise de desempenho, estatísticas da natureza dos eventos, dentre outras.
Figura 6 – Telas para cadastro da topologia do sistema elétrico da empresa.
Os ganhos trazidos pelo SINAPE.Net ficam claros quando se leva em conta que a capacidade de um analista de perturbações/proteção extrair diagnósticos corretos de ocorrências é impactada também pelas diferenças de parametrização dos dados de oscilografia e proteção. Além de identificar os arquivos relacionados à ocorrência em questão, o analista precisaria organizar os dados e realizar cálculos específicos para a preparação de relatórios. Já o SINAPE.Net entrega todas estas facilidades automaticamente, utilizando um banco de dados relacional e uma interface gráfica WEB de última geração.
