Filosofia Inovadora – Merging Units ABB

ABB inova em conceito de Merging Units e SAM600 será um dos destaques do APWBrasil2015

APW 2015 , SAM600 e sua filosofia inovadora

O evento Automation & Power World (APW) será promovido pela ABB Brasil em 19 e 20 de agosto de 2015 no WTC Events Center, na capital de São Paulo, onde a Merging Unit ABB, SAM600, será exibida em pleno funcionamento, incluindo palestra técnica e discussão da solução de Process Bus com Merging Unit em conformidade com a norma IEC 61850-9-2 LE.

A norma IEC 61850 é intrínseca ao mundo de Automação de Subestações e à indústria de Energia Elétrica, pois determina padrões internacionais de comunicação e topologias a serem utilizadas de maneira totalmente interoperável entre distintos fabricantes de IEDs (Intelligent Eletronic Devices).

Pode-se citar alguns dos protocolos de aplicação referidos à norma IEC 61850, como o SNTP para sincronismo de tempo, os protocolos GOOSE para comunicação horizontal entre IEDs e o MMS para supervisão através de comunicação vertical com sistemas SCADA. Normalmente estes protocolos transportam informações de maneira padronizada no âmbito de Estação, ou seja, estão alocados como interface digital de eventos de proteção, controle e monitoramento após o processamento analógico/digital de correntes e tensões inerentes ao sistema elétrico de potência.

Um outro protocolo denominado Sampled Values determina e padroniza a amostragem de valores analógicos a partir de equipamentos primários como Transformadores de Corrente ou Tensão, em frequência e precisão pré determinadas por aplicação, e padroniza ainda a maneira como estes dados amostrados devem ser apresentados e sincronizados em uma rede de comunicação Ethernet, chamado Process Bus.

Sensores ópticos de corrente e tensão em conformidade com a IEC 61850 9-2 LE são tecnologias demasiadamente caras e muitos deles ainda em desenvolvimento, e a idealização de Sampled Values torna-se possível através de um equipamento chamado Merging Unit, muito próximo e diretamente conectado a Transformadores de Corrente ou de Tensão, realizando a amostragem dos valores analógicos e publicando-os numa rede Ethernet em forma de “stream”, de maneira que estes dados amostrados possam ser capturados por IEDs de Proteção e Controle, que já não mais necessitam fazer a conversão analógico digital, bastando aplicar estes “streams” a seus algoritmos de proteção e controle. Conforme mais de um tipo de valor analógico pode ser amostrado e publicado numa mesma rede, os streams de uma mesma rede devem estar sincronizados por protocolos de tempo referenciados pela IEC 61850 para este propósito, como por exemplo o PTP (Precision Time Protocol).

Uma vez distribuídos via fibra óptica em uma rede de comunicação, os mesmos dados amostrados podem ser utilizados para várias aplicações e capturados por vários IEDs, com a vantagem da diminuição de cabos de cobre da subestação e de uma única amostragem por medição, mesma aplicação que anteriormente ao advento de Sampled Values somente seria possível através da utilização de vários transformadores de medição diferentes e dedicados para cada IED, e com classe de precisão e saturação específica para cada aplicação, incluindo a alta utilização de cabos de cobre.

Además, ao utilizar-se das Merging Units, garante-se aumento significante da segurança do Sistema de Automação e das pessoas envolvidas, onde a rede de dados amostrados é construída através de fibra óptica, onde não há manuseio de cabos elétricos diretamente conectados à IEDs, uma vez que os valores elétricos analógicos são digitalizados diretamente em sua fonte, incluindo imensa diminuição do burden dos transformadores de medição, evitando o risco de saturação, o que afetaria diretamente os algoritmos de proteção dos IEDs.

A ABB trabalha de maneira modular com Merging Units denominadas SAM600 (Stand Alone Merging Unit), com módulo para amostragem de Corrente (SAM600-CT), amostragem de tensão (SAM600-VT), e sincronismo de tempo (SAM600-TS). Será possível conhecer com mais detalhes o funcionamento destes módulos no evento APW Brasil 2015, e vislumbrar a filosofia única e inovadora da ABB em termos de topologia distribuída para Merging Units, destacada a seguir.

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Cada módulo SAM600 possui basicamente 4 portas Ethernet, duas destas portas são para interconexão entre módulos, o que possibilita a construção de um Barramento de Processo único com todos os streams “misturados” (em modo “merge”) e sincronizados pela mesma fonte de tempo, e as demais duas portas de cada módulo podem ser conectadas diretamente aos IEDs. Cada IED pode “assinar” qualquer stream de corrente ou tensão do Barramento de Processo, independentemente se ele foi amostrado pela Merging Unit onde estiver diretamente conectado ou não, minimizando ou até mesmo eliminando a necessidade do uso de Switches na maioria das soluções de Automação e Controle.

Diferenciais da Filosofia ABB com Merging Units Distribuídas:

  • Minimiza ou elimina o uso Switches
  • Otimiza o custo da aplicação

Exemplo de aplicação SAM600:

Neste exemplo os módulos SAM600 são alocados um para cada equipamento de um Bay típico de uma subestação, onde há um módulo responsável pelo sincronismo dos streams amostrados pela Merging Unit de Tensão e pela Merging Unit de Corrente, estes módulos são interconectados de maneira distribuída, e os streams de corrente e tensão são assinados pelos IEDs de proteção e controle através de um único canal óptico sem a necessidade de utilização de Switch Ethernet, assim como o frame de sincronismo de tempo PPS pode ser transmitido separadamente por fibra óptica dedicada para o sincronismo de Aplicação dos IEDs, proporcionando sincronismo entre os eventos internos dos IEDs e dos Valores Analógicos amostrados, para perfeita gravação de ocorrências sistêmicas (oscilografias) no sistema elétrico de potência.

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Confira o vídeo promocional “I am SAM600”:

 

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Sobre o(a) autor(a)

João Jorge

João Jorge é formado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Juiz de Fora e também especialista em Proteção de Sistemas Elétricos de Potência pela Universidade Cruzeiro do Sul e especialista em Redes IP pelo Instituto Nacional de Telecomunicações. Atualmente atua no segmento de proteção e automação de subestações, como engenheiro de aplicações, suporte técnico e serviços da área de Produtos de Automação de Subestações da ABB, sendo responsável pela promoção do portfólio de produtos, treinamento, suporte ao cliente, testes funcionais, especificações e atendimentos em campo. Também é web designer do Blog http://www.relionfaq.blogspot.com.br/ onde promove os produtos ABB e faz interface de comunicação com clientes para dúvidas técnicas e treinamentos.
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