BR102012012326A2 - decentralized system and architecture for real-time remote monitoring of power transformers, reactors, circuit breakers, instrument transformers similar high voltage equipment for power plants and substations - Google Patents
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Abstract
sistema e arquitetura descentralizadas para monitoração remota em tempo real de transformadores de potência, reatores, disjuntores, transformadores de instrumentos, chaves seccionadas e equipamentos de alta tensão congêneres para usinas e subestações de energia elétrica. consistindo notadamente de sensores inteligentes do tipo ied que efetuam as medições de interesse no equipamento de alta tensão, interligados por meio de uma rede de comunicação a um computador central de monitoração, permitindo o acesso remoto do usuário às medições e diagnósticos de estado do equipamento e emitindo alarmes automáticos em caso de anormalidades no mesmo.decentralized system and architecture for real-time remote monitoring of power transformers, reactors, circuit breakers, instrument transformers, sectional switches and similar high voltage equipment for power plants and substations. consisting notably of ied-type intelligent sensors that make measurements of interest on high-voltage equipment, interconnected via a communication network to a central monitoring computer, allowing the user's remote access to equipment measurements and diagnostics, and emitting automatic alarms in case of abnormalities in it.
Description
“SISTEMA E ARQUITETURA DESCENTRALIZADOS PARA MONITORAÇÃO REMOTA EM TEMPO REAL DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, DISJUNTORES, TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS, CHAVES SECCIONADORAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES PARA USINAS E SUBESTAÇÕES DE EMERGIA ELÉTRICA” BREVE APRESENTAÇÃO“DECENTRALIZED SYSTEM AND ARCHITECTURE FOR REAL-TIME REMOTE MONITORING OF POWER TRANSFORMERS, REACTORS, BREAKERS, INSTRUMENT TRANSFORMERS, HIGH VOLTAGE EQUIPMENT AND CONGENERATION EQUIPMENT FOR BRUSHES AND SUBGESIONS ON BREASTING
Trata a presente solicitação de Patente de invenção de um inédito “SISTEMA E ARQUITETURA DESCENTRALIZADOS PARA MONITORAÇÃO REMOTA EM TEMPO REAL DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, DISJUNTORES, TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS, CHAVES SECCIONADORAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES PARA USINAS E SUBESTAÇÕES DE ENERGIA ELÉTRICA”; notadamente de um sistema capaz de efetuar a monitoração em tempo real de todos os equipamentos de alta tensão existentes nas usinas e/ou subestações de energia elétrica de concessionárias de energia, o que corresponde a um elevado número de equipamentos, que podem somar centenas ou milhares, sem com isso necessitar de um grande número de computadores remotos para o processamento das informações e sem incorrer em sobrecarga de processamento no reduzido número de computadores encarregados dessa tarefa. Tal sistema redunda para uma arquitetura simplificada e apresenta diversas vantagens sobre o estado da técnica, a serem descritas ao longo desse relatório.This patent application addresses an unprecedented “DECENTRALIZED SYSTEM AND ARCHITECTURE FOR REAL-TIME REMOTE MONITORING OF POWER TRANSFORMERS, REACTORS, BREAKERS, INSTRUMENT SWITCHES AND HIGH VOLTAGE EQUIPMENT EQUIPMENT ELECTRIC HIGH-VOLTAGE CONNECTORS ”; notably a system capable of real-time monitoring of all existing high voltage equipment at power utility plants and / or substations, which corresponds to a large number of equipment, which may add up to hundreds or thousands without thereby requiring a large number of remote computers to process information and without incurring processing overhead on the small number of computers in charge of this task. Such a system results in a simplified architecture and has several advantages over the state of the art to be described throughout this report.
INTRODUÇÃOINTRODUCTION
Os equipamentos de alta tensão, tais coiro transformadores de potência, reatores, ctsjuntares, chaves seccionaooras transformadores de corrente, transformadores de potencial, pára-raios, reguladores de tensão e outros sâo íargamente utilizados em sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica de média, aita e extra-aita tensão, desempenhando funções essenciais para garantir a continuidade e a qualidade do fornecimento de energia elétrica, Com isso, a segurança da geração, transmissão e distribuição de energia depende diretamente da confiabilidade desses equipamentos e de seu bom estado. De fato, a ocorrência de falhas nesses equipamentos pode acarretar desde a falta de energia elétrica a um bairro, cidade ou região até desligamentos em cascata que culminam em um “apagão” ou “biackout” de todo um estado ou país.High voltage equipment, such as power transformers, reactors, junctions, disconnecting switches, current transformers, potential transformers, surge arresters, voltage regulators and others are widely used in power generation, transmission and distribution systems. medium, high and extra high voltage, performing essential functions to ensure the continuity and quality of the electric power supply. Thus, the safety of the generation, transmission and distribution of energy depends directly on the reliability of this equipment and its good condition. In fact, failures in this equipment can range from power outages to a neighborhood, city, or region to cascading shutdowns that culminate in a blackout or biackout across an entire state or country.
Além disso, a regulamentação do setor de energia elétrica prevê, na maioria dos países, pesadas penalidades financeiras para as concessionárias de energia elétrica em caso de desligamento de um equipamento, em geral com penalidades ainda mais elevadas em caso de desligamentos intempestivos, tal como ocorre quando de um defeito do equipamento que culmine em sua felha. Também no caso de indústrias eletro-intensivas, -que· utilizam um grande número de equipamentos de alta tensão para fornecer energia elétrica a seus processos produtivos, o desligamento desses pode acarretar reduções ou paradas de produção, com grandes prejuízos financeiros.In addition, the regulation of the power sector provides in most countries heavy financial penalties for power utilities in the event of equipment shutdowns, often with even higher penalties for untimely shutdowns, as is the case. when an equipment defect culminates in your plight. Also in the case of electro-intensive industries, which use a large number of high voltage equipment to supply electricity to their production processes, their shutdown can lead to reductions or production shutdowns, with major financial losses.
Dado o cenário exposto, a correta manutenção dos equipamentos de alta tensão citados desempenha um importante papel para a confiabilidade dos mesmos e dos sistemas onde se encontram inseridos. Essa necessidade levou naturalmente ao surgimento da especialidade de engenharia de manutenção e à evolução das práticas por ela adotadas, de taí forma que ao longo da história a filosofia de manutenção corretiva (efetuada apenas após a falha do equipamento) foi substituída pela preventiva (paradas programadas para verificações e reparos). Logo se tornou evidente, no entanto, que a filosofia de manutenção preventiva, apesar de representar uma melhoria em relação à corretiva, possui também seus únconveii-er.tes tais como o fato tíe muitas paradas serem efetuadas desnecessariamente, apenas para descobrir que não havia necessidade de manutenção, a inserção inadvertida de problemas anteriormente não existentes na máquina quando da manutenção ou ainda a falha inesperada do equipamento quando um defeito surge e evolui no intervalo entre duas paradas preventivas.Given the above scenario, the correct maintenance of the high voltage equipment mentioned plays an important role for the reliability of the same and the systems in which they are inserted. This need naturally led to the emergence of the maintenance engineering specialty and the evolution of the practices adopted by it, so that throughout history the philosophy of corrective maintenance (performed only after equipment failure) has been replaced by preventive (scheduled shutdowns). for checks and repairs). It soon became apparent, however, that the philosophy of preventive maintenance, while representing an improvement over corrective, also had its only drawbacks such as the fact that many stops were made unnecessarily, only to find that there was no maintenance, the inadvertent insertion of problems not previously present in the machine during maintenance or the unexpected failure of the equipment when a defect arises and evolves in the interval between two preventive stops.
Com isso, a engenharia de manutenção avançou mais uma vez, com o surgimento da manutenção preditiva, ou manutenção baseada no estado do equipamento (CBM, do inglês Condition Based Maintenance). Tal filosofia busca determinar o estado ou condição do equipamento durante sua operação, por meio de medições e métodos de diagnóstico, de tal forma a efetuar a parada e a manutenção do equipamento somente quando realmente necessário, e não simplesmente com base no tempo de operação. Concomitantemente foi criada a metodologia denominada “Manutenção Centrada na Confiabilidade” (MCC ou RCM, do inglês Reiiability Centred Maintenance), que busca priorizar as atividades de manutenção conforme sua importância para o processo como um todo, e que encontra na manutenção preditiva um complemento natural.As a result, maintenance engineering has advanced once again with the emergence of predictive maintenance, or Condition Based Maintenance (CBM). Such a philosophy seeks to determine the state or condition of the equipment during its operation, by means of measurements and diagnostic methods, so as to stop and service the equipment only when it is really needed, and not simply based on the operating time. At the same time, a methodology called “Reliability Centered Maintenance” (MCC or RCM) was created, which seeks to prioritize maintenance activities according to their importance to the process as a whole, and which finds in predictive maintenance a natural complement. .
ESTADO DA TÉCNICATECHNICAL STATE
As filosofias da manutenção preditiva e da MCC ou RCM, e a necessidade de conhecimento da condição dos equipamentos que trouxeram, levaram ao surgimento tíe uma nova ferramenta, que foram os sistemas de monitoração “on-line”, os quais buscam diagnosticar, de forma automática e em tempo real, o estado do equipamento, por meio do processamento dos dados de sensores nele instalados, podendo também indicar prognósticos de evolução da condição e sugerir, em alguns casos, as ações que devem ser efetuadas pela manutenção, quando aplicável Exemplos de sistema de monitoração “on-line* aplicados a transformadores de potência podem ser vistos na Patente US 4,654,806 e no artigo da referência |1J em anexo .The philosophies of predictive maintenance and MCC or RCM, and the need to know the condition of the equipment they brought, led to the emergence of a new tool, which was the "online" monitoring system, which seeks to diagnose, in a timely manner. automatically and in real time, the state of the equipment, through the processing of the sensor data installed in it, may also indicate prognostic evolution of the condition and suggest, in some cases, the actions that should be performed by the maintenance, when applicable. online monitoring system applied to power transformers can be seen in US Patent 4,654,806 and the accompanying reference article | 1J.
No atuai estado da técnica, os sistemas de monitoração em tempo reai do estado de equipamentos de alta tensão, tais como transformadores de potência, reatores, disjuntores, chaves seccionadoras e outros são comumente constituídos de diversos sensores instalados no equipamento para a medição de várias grandezas relacionadas ao seu estado e condições de operação, Além dos elementos sensíveis à grandeza que se deseja medir, tais sensores são constituídos também de circuitos eletrônicos, utilizados para a geração dos sinais de saída do sensor, que podem ser analógicos (por exemplo, sinal de corrente 4 a 20 mA proporcionai à grandeza medida), digitais (contatos de sinalização ou alarme) ou portas de comunicação serial (por exemplo, RS485, RS232 ou outras). A partir desse ponto, os sistemas de monitoração do estado da técnica se enquadram em duas diferentes categorias, de acordo com a arquitetura empregada: sistemas com arquitetura centralizada e sistemas com arquitetura descentralizada ou distribuída, como mostra o artigo da referência [2] em anexo.In the present state of the art, real time monitoring systems of the state of high voltage equipment such as power transformers, reactors, circuit breakers, disconnect switches and others are commonly comprised of various sensors installed in the equipment for measuring various quantities. In addition to the sensitivity-sensitive elements to be measured, such sensors are also made up of electronic circuits used for the generation of sensor output signals, which may be analog (eg 4 to 20 mA current proportional to the measured quantity), digital (signaling or alarm contacts) or serial communication ports (eg RS485, RS232 or others). From this point, state-of-the-art monitoring systems fall into two different categories according to the architecture employed: systems with centralized architecture and systems with decentralized or distributed architecture, as shown in the attached reference article [2]. .
Nos sistemas com arquitetura centralizada, como os ilustrados na patente US 6,906,630 e no artigo de referência [1] em anexo, as saídas dos sensores se conectam a um dispositivo de centralização de informações, em gerai um Conrrol uírr uogicu P-ogiamavel (Cl P, ou f'LC do irg:es / 'ngraniΐϊηώίβ Logn: ControUer), também instalado no equipamento de alta tensão ou em suas proximidades, O dispositivo centralizador efetua, então, a leitura dos sinais de saída dos sensores, sejam eles analógicos, digitais ou portas de comunicação serial, de forma a obter as informações das várias medições realizadas pelos sensores nos equipamentos de alta tensão. Em alguns casos, o centralizador pode efetuar algum pré-processamento básico de informações como, por exemplo, cálculo da Potência Aparente a partir das informações de tensão e corrente e outros similares, como mostrado na patente US 6,906,630.In systems with centralized architecture, such as those illustrated in US Patent 6,906,630 and the accompanying reference article [1], the sensor outputs connect to an information centralization device, generally a P-ogiamable Conrrol uirr uogicu (Cl P , or f'LC from irg: es / 'ngraniΐϊηώίβ Logn: ControUer), also installed on or near high voltage equipment. The centralizing device then reads the output signals from the sensors, whether analog, digital or serial communication ports, to obtain the information of the various measurements made by the sensors in the high voltage equipment. In some cases, the centralizer may perform some basic preprocessing of information such as calculating Apparent Power from voltage and current information and the like as shown in US Patent 6,906,630.
Em seguida, todas as informações, provenientes dos sensores e do pré-processamento locai são transmitidas para um computador remoto, localizado em local com ambiente adequado, comumente a sala de controle da subestação ou usina, que possui climatização, ou um escritório da concessionária de energia elétrica. Diversos meios podem ser utilizados para transmissão das informações do elemento centralizador até esse computador, tais como fibras-ópticas, links de rádio, linha telefônica, rede Intranet e Internet, dentre outros. Já nos sistemas com arquitetura descentralizada, como o mostrado no artigo de referência [3] em anexo, o dispositivo centralizador não é utilizado. São empregados sensores do tipo IED (Intelligent Electronic Device), que possuem circuitos eletrônicos digitais e são equipados com portas de comunicação serial, as quais são empregadas para a transmissão direta dos dados das medições para o computador remoto, focalizado comumente na sala de controle da subestação ou usina ou em um escritório da concessionária de energia elétrica, operando a partir desse ponto de'forma similar á arquitetura centralizada, Para tal, as portas de comunicação dos: .sensores IED sâo interligadas .para formar uma rede de comunicação de dados, que pode utilizar diferentes meios para transmissão das informações dos sensores até o computador remoto, tais como fibras-ópticas, links de rádio, linha telefônica, rede Intranet e Internet, dentre outros.Then, all information from sensors and local preprocessing is transmitted to a remote computer, located in a suitable environment, commonly the substation or plant control room, which has climate control, or a utility office. electricity. Several means can be used to transmit the information from the centralizing element to this computer, such as fiber optics, radio links, telephone line, intranet network and Internet, among others. In systems with decentralized architecture, as shown in the attached reference article [3], the centralizing device is not used. Intelligent Electronic Device (IED) sensors are employed, which have digital electronic circuits and are equipped with serial communication ports, which are employed for direct transmission of measurement data to the remote computer, commonly focused on the control room of the substation or power plant or an office of the utility company, operating from this point in a similar way to the centralized architecture. To do this, the communication ports of: .IED sensors are interconnected .to form a data communication network, It can use different means to transmit sensor information to the remote computer, such as fiber optics, radio links, telephone line, Intranet network and Internet, among others.
Mo computador remoto é executado, então, o software de monitoração em tempo real, que realiza o processamento dos dados dos diversos sensores. Tal processamento consiste em modelos matemáticos e algoritmos que cruzam os dados de medições em tempo real de um ou mais sensores, além de dados e parâmetros informados pelo usuário, para a obtenção de informações úteis para o diagnóstico de estado do equipamento de alta tensão, tais como o percentual de perda de vida do transformador em função de temperatura e umidade, o teor de água no pape! isolante em função da umidade no óleo, dentre outros. Em determinados sistemas alguns desses cálculos podem ser efetuados também no dispositivo centralizador (CLP), conforme referências US 6,906,630 e artigos {1] e [4] anexados, se esta arquitetura for empregada, fornecendo um pré-processamento dos dados.A remote computer then runs real-time monitoring software that processes the data from the various sensors. Such processing consists of mathematical models and algorithms that intersect real-time measurement data from one or more sensors, as well as user-entered data and parameters, to obtain useful information for the state diagnosis of high voltage equipment, such as as the percentage of transformer life loss as a function of temperature and humidity, the water content in the paper! insulation as a function of moisture in the oil, among others. In certain systems some of these calculations can also be performed on the centralizing device (PLC), as per US 6,906,630 and attached articles {1] and [4], if this architecture is employed, providing a preprocessing of the data.
De posse dos resultados dos cálculos citados e das medições dos sensores, o sistema de monitoração pode emitir alarmes quando os valores limites programados são ultrapassados, tanto para as medições dos sensores quanto para os resultados dos modelos matemáticos e algoritmos.With the results of the cited calculations and sensor measurements, the monitoring system can issue alarms when programmed limit values are exceeded for both sensor measurements and mathematical model and algorithm results.
Como indicam os artigos de referencias [1], [3] e [4] anexos, alguns sistemas de monitoração do estado da técnica têm em seu software de monitoração, executado no computador remoto, um Sistema Especialista, técnica de Inteligência Artificial era que é empregado um sistema de regras lógicas que reflete o conhecimento dó um especa sta humano, de tal forma que na ocorrência de um alarme, por exemplo, o Sistema Especialista verifica a validade de diversas hipóteses buscando encontrar aquelas que atendam às regras de um determinado cenário. Com isso, o sistema de monitoração é capaz de emitir, além do alarme citado, um diagnóstico da provável causa para a ocorrência do alarme, assim como sugerir ações corretivas recomendadas e indicar o prognóstico de evolução da situação detectada caso não sejam adotadas as ações corretivas.As the accompanying reference articles [1], [3] and [4] indicate, some state of the art monitoring systems have in their monitoring software, running on the remote computer, an Expert System, Artificial Intelligence technique that is A system of logical rules is employed that reflects the knowledge of a human species, such that in the event of an alarm, for example, the Expert System checks the validity of various hypotheses to find those that meet the rules of a given scenario. Thus, the monitoring system is capable of issuing, in addition to the mentioned alarm, a diagnosis of the probable cause for the occurrence of the alarm, as well as suggesting recommended corrective actions and indicating the prognosis of the detected situation if corrective actions are not taken. .
Ainda de acordo com as referências [t], [3] e [4] anexos, o software de monitoração efetua também a gravação periódica das medições dos sensores e dos resultados do processamento dos dados em bancos de dados, que armazenam o histórico das condições de operação do equipamento ao longo de sua vida. Com base nesse histórico, o software de monitoração pode calcular também a tendência de evolução do estado do equipamento e gerar prognósticos de sua condição no futuro.Also according to the attached references [t], [3] and [4], the monitoring software also periodically records sensor measurements and data processing results in databases, which store the history of the conditions. operation of the equipment throughout its life. Based on this history, the monitoring software can also calculate the evolution trend of the equipment state and generate predictions of its condition in the future.
Para permitir o acesso dos usuários aos dados dos sistemas de monitoração, seus computadores espalhados pelas subestações e usinas são todos interligados a uma rede, geralmente a Intranet da empresa ou a Internet, com cada computador possuindo uma interface que permite o acesso remoto a seus dados por meio das redes citadas. Essa interface consiste, geralmente de páginas no formato padrão da internet, por exemplo, em linguagem HTML ou outra empregada na World Wide Web, como mostram as referências [1], [2], [3] e [4] anexos. Dessa forma, qualquer computador conectado à Intranet da concessionária ou á Internet, conforme seja α caso, desde que possua um navegador de Internet (v/eb browser) ínsteiado é capaz de conectar-se ao sistema de monitoração e visualizar as medições dos sensores em tempo real, os resultados do tratamento dos dados, os diagnósticos, prognósticos e ações recomendadas, se aplicável, assim como as medições e dados históricos gravados nos bancos de dados do sistema.To allow users access to data from monitoring systems, their computers spread across substations and power plants are all interconnected to a network, usually the company intranet or the Internet, with each computer having an interface that allows remote access to their data. through the networks mentioned. This interface usually consists of pages in the standard internet format, for example HTML or other language used on the World Wide Web, as shown in the references [1], [2], [3] and [4] attachments. Thus, any computer connected to the utility's intranet or the Internet, as appropriate, as long as it has an embedded web browser (v / eb browser) is able to connect to the monitoring system and view sensor measurements at real-time data processing results, diagnostics, predictions, and recommended actions, if applicable, as well as measurements and historical data recorded in the system databases.
Ainda de acordo com as referências [1], [2], [3] e |4j anexos, os sistemas de monitoração do estado da técnica podem ser equipados também com mecanismos para envio automático de mensagens de alerta quando da ocorrência de um alarme ou detecção de condição anormal no equipamento de alta tensão. Tais mensagens são comumente enviadas no formato de correio eletrônico da internet (e-mail) ou mensagem de texto para telefones celulares (SMS ou MMS), considerando os endereços eletrônicos ou números de telefones celulares previa mente cadastrados no sistema de monitoração.Further in accordance with the appended references [1], [2], [3] and | 4j, state of the art monitoring systems may also be equipped with mechanisms for automatically sending alert messages when an alarm occurs or detection of abnormal condition in high voltage equipment. Such messages are commonly sent in the form of internet e-mail or text message to mobile phones (SMS or MMS), considering the email addresses or mobile phone numbers previously registered in the monitoring system.
Alguns sistemas de monitoração do estado da técnica empregam um computador para cada equipamento de aita tensão a monitorar, enquanto outros empregam um computador para todos os equipamentos de um mesmo tipo (transformador, reator, etc.) na mesma subestação ou usina ou, na melhor das hipóteses, um computador para todos os equipamentos na mesma subestação ou usina, como ilustram os artigos das referências (ÍJ, j4] e [5], Dado que uma concessionária de energia elétrica pode possuir centenas de subestações, com centenas ou milhares de equipamentos de alta tensão, a monitoração de estado de todos os equipamentos em tempo reai exige, no estado da técnica, o emprego de um grande número de computadores e softwares de monitoração. Isso acarreta um elevado custo de aquisição e instalação desses sistemas, além de elevado custo de manutenção e a necessidade de uma equipe de manutenção dedicada para manter em operação centenas ou milhares de computadores, incluindo o hardware e o software de monitoração, e centenas ou milhares de elementos centralizadores (CLPs), se a arquitetura centralizada for utilizada. Não é incomum, na rotina de concessionárias de energia elétrica, que um equipamento de alta tensão, por exemplo, um transformador, tenha que ser realocado, sendo retirado de uma subestação ou usina e reinstalado em outra. Nesse caso, todo o sistema de aquisição de dados, incluindo GLP’s e computadores, precisa ser deslocado ou, no mínimo, procedimentos que requerem técnicos e sistemas especializados devem ser utilizados para que os dados do transformador realocado sejam transferidos para outro computador na nova instalação, o que pode acarretar diversos problemas de ordem prática, tais como: cuidados especiais para transporte dos computadores individuais que centralizam os dados históricos do equipamento, possíveis acidentes com os computadores na remoção, no transporte ou na nova instalação, que podem provocar a perda total ou parcial dos dados aquisitados durante anos, comprometendo o histórico de vida do transformador e, consequentemente, todo o programa de manutenção do transformador.Some state-of-the-art monitoring systems employ one computer for each high voltage equipment to monitor, while others employ one computer for all equipment of the same type (transformer, reactor, etc.) in the same substation or plant or, at best. hypothesis, a computer for all equipment in the same substation or power plant, as illustrated by the articles in references (ÍJ, j4] and [5], Since an electric utility may have hundreds of substations, with hundreds or thousands of equipment high-voltage, state-of-the-art monitoring of all equipment in real time requires the use of a large number of monitoring computers and software in the state of the art, which entails a high cost of acquisition and installation of these systems, as well as high maintenance costs and the need for dedicated maintenance staff to keep hundreds or thousands of computers running, including monitoring hardware and software, and hundreds or thousands of centralizing elements (PLCs) if the centralized architecture is used. It is not uncommon in the routine of electric utilities that high voltage equipment, such as a transformer, has to be relocated and removed from one substation or plant and reinstalled in another. In this case, the entire data acquisition system, including LPG's and computers, needs to be shifted or, at a minimum, procedures that require specialized technicians and systems must be used so that the relocated transformer data is transferred to another computer at the new facility, This can lead to a number of practical problems, such as: special precautions for transporting individual computers that centralize historical equipment data, possible computer accidents during removal, transportation, or re-installation, which can lead to total loss or data acquired for years, compromising the transformer's life history and, consequently, the entire transformer maintenance program.
Uma possível alternativa a esse arranjo seria o uso de apenas um computador-.para.· a monitoração de todos os equipamentos de alta tensão da concessionária de energia elétrica, focalizado no seu escritório central, por exemplo, e recebendo dados de todos os sensores tipo IED ou dispositivos centralizadores espalhados por suas subestações e equipamentos de alta tensão. No entanto, dada a grande quantidade de equipamentos de aita tensão a monitorar em uma concessionária de energia elétrica, da ordem de centenas a milhares, e, consequentemente, a ainda maior quantidade de sensores cujas medições devem ser aquisítadas, processadas e gravadas em banco de dados pelo software de monitoração, essa alternativa apresenta diversos problemas, tais como a elevada carga computacional, que pode exigir computadores especiais e com altos custos de instalação e manutenção, e a dependência de um único computador para o funcionamento de todo o sistema de monitoração, de forma que em caso de problemas nessa máquina todos os equipamentos de alta tensão da concessionária permanecerão sem monitoração. A alternativa óbvia para contornar esse problema de confiabilidade, que seria o emprego de dois ou mais computadores operando de forma redundante para o sistema de monitoração, ressente-se também do primeiro inconveniente apresentado, que é o elevado custo do computador de altíssimo desempenho necessário, que é multiplicado então pelo número de computadores utilizados no esquema redundante, PRINCIPAIS DESVANTAGENS DO ESTADO DA TÉCNICA ■ O dispositivo centralizador (CLP) leva ao aumento do custo de aquisição e instalação do sistema, no caso de sistemas com arquitetura centralizada; • O dispositivo centralizador (CLP) constitui um ponto adicional de falha potencial do sistema de monitoração, quando se usa a arquitetura centralizada, com o agravante de que os CLPs são, em geral, equipamentos projetados para uso em ambientes industriais, e não em subestações de energia elétrica, onde são encontradas condições de temperaturas ambientes e interferências eletromagnéticas extremas, o que ieva a um elevado índice de falhas; ■ Os elevados custos de aquisição de um grande número de computadores, licenças de sistemas operacionais e licenças dos softwares de monitoração, além dos custos de instalação desses equipamentos e softwares em centenas de subestações espalhadas pelas extensas áreas geográficas atendidas pelas concessionárias de energia elétrica, para permitir a monitoração de todo o seu parque de equipamentos de alta tensão; • Os elevados custos de manutenção dos sistemas de monitoração, chegando à necessidade de uma equipe de manutenção dedicada a manter em operação centenas ou milhares de computadores em centenas de subestações espalhadas por extensas áreas geográficas, incluindo seus hardwares, sistemas operacionais e softwares de monitoração; ■ Custos de manutenção ainda maiores para os sistemas de monitoração, tornando mais premente a necessidade de uma equipe de manutenção dedicada, se a arquitetura centralizada for utilizada, considerando a missão de manter em operação as centenas ou milhares de elementos centralizadores (CLPs) dispersos em centenas de subestações em extensas áreas geográficas; * A necessidade de deslocar todo o sistema de aquisição de dados, incluindo CLP s e computadores, em caso de realocação do equipamento de aita tensão em uma nova subestação, ou, no mínimo, a realização de procedimentos que requerem técnicos e sistemas especializados para transferência dos dados do equipamento reaiocado para outro computador na nova instalação, com risco de acidentes com os computadores na remoção, no transporte ou na nova instalação, que podem provocar a perda total ou parcial dos dados aquisitados durante anos, comprometendo o histórico de vida do transformador e, consequentemente, todo o programa de manutenção do transformador; ■ Os elevados custos de instalação e manutenção de computadores especiais, com altíssima capacidade de processamento, caso se opte por empregar um só computador central para a monitoração de todo o parque de equipamentos de alta tensão da concessionária, agravados pela necessidade de mão de obra altamente especializada para tais tarefas; * A baixa confiabilidade do sistema de monitoração, caso se opte por empregar um só computador central para a monitoração de todo o parque de equipamentos de alta tensão, visto que a falha deste computador deixaria todos os equipamentos sem monitoração simultaneamente; » O elevado investimento necessário para contornar a baixa confiabilidade citada, com a duplicação do computador especial de alto desempenho citado a fim de obter uma configuração redundante.A possible alternative to this arrangement would be to use only one computer to monitor all of the utility's high voltage equipment, focused on its central office, for example, and receiving data from all type sensors. IED or centralizing devices scattered throughout their substations and high voltage equipment. However, given the large amount of high voltage equipment to be monitored in a utility company, in the hundreds to thousands, and consequently the even greater number of sensors whose measurements must be acquired, processed and recorded in a database. data provided by monitoring software, this alternative presents several problems, such as high computational load, which may require special computers with high installation and maintenance costs, and reliance on a single computer for the operation of the entire monitoring system, so in case of problems with this machine all utility high voltage equipment will remain unmonitored. The obvious alternative to circumvent this reliability problem, which would be to employ two or more computers operating redundantly for the monitoring system, also suffers from the first drawback, which is the high cost of the very high performance computer required, which is then multiplied by the number of computers used in the redundant scheme, KEY TECHNICAL STATE DISADVANTAGES ■ The centralizing device (PLC) leads to increased system acquisition and installation cost for systems with centralized architecture; • The centralizing device (PLC) is an additional point of potential monitoring system failure when using the centralized architecture, with the added fact that PLCs are generally equipment designed for use in industrial environments rather than substations. electricity, where conditions of ambient temperatures and extreme electromagnetic interference are encountered, which leads to a high failure rate; ■ The high costs of purchasing a large number of computers, operating system licenses and monitoring software licenses, as well as the cost of installing such equipment and software in hundreds of substations spread across the extensive geographic areas serviced by utilities, to enable monitoring of your entire high voltage equipment park; • The high maintenance costs of monitoring systems, including the need for dedicated maintenance staff to maintain hundreds or thousands of computers in operation in hundreds of substations spread over large geographic areas, including their monitoring hardware, operating systems and software; ■ Even higher maintenance costs for monitoring systems, making the need for dedicated maintenance staff more pressing if the centralized architecture is used, given the mission of keeping hundreds or thousands of centralized elements (PLCs) dispersed throughout hundreds of substations in large geographical areas; * The need to relocate the entire data acquisition system, including PLCs and computers, in case of relocation of high voltage equipment to a new substation, or, at a minimum, to perform procedures that require specialized technicians and systems to transfer data. data from the relocated equipment to another computer at the new facility, with the risk of computer accidents at removal, transportation, or the new facility, which may cause the total or partial loss of data acquired over years, compromising the transformer's life history and consequently the entire transformer maintenance program; ■ The high installation and maintenance costs of special computers with very high processing capacity if you choose to use a single central computer to monitor the entire range of the utility's high voltage equipment, compounded by the need for highly skilled labor. specialized for such tasks; * The low reliability of the monitoring system if one central computer is chosen to monitor the entire range of high voltage equipment as failure of this computer would leave all equipment unmonitored simultaneously; »The high investment required to circumvent the low reliability cited by duplicating the special high performance computer cited for redundant configuration.
DA INVENÇÃOOF THE INVENTION
Ciente do estado da técnica, seus inconvenientes e limitantes, o inventor, pessoa atuante no segmento em apreço, após estudos e pesquisas, criou o “SISTEMA E ARQUITETURA DESCENTRALIZADOS PARA MONITORAÇÃO REMOTA EM TEMPO REAL DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA, REATORES, DISJUNTORES, TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS, CHAVES SECCIONADORAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES PARA USINAS E SUBESTAÇÕES DE ENERGIA ELÉTRICA” em questão, que vem tomar mais confiável e reduzir os custos associados à monitoração em tempo real do estado de equipamentos de afta tensão empregados em subestações e usinas de alta tensão, suprindo as deficiências atuais no que se refere aos inconvenientes farta mente ilustrados no estado da técnica.Aware of the state of the art, its drawbacks and drawbacks, the inventor, a person active in this segment, after studies and research, created the “DECENTRALIZED REAL-TIME REMOTE MONITORING SYSTEM AND ARCHITECTURE OF POWER TRANSFORMERS, REACTORS, CIRCUITERS, TRANSFORMERS HIGH VOLTAGE INSTRUMENTS, SWITCHES AND CONNECTIVE EQUIPMENT FOR MACHINES AND ELECTRIC POWER SUBSTATIONS ”in question, which will make it more reliable and reduce the costs associated with the real-time monitoring of the condition of cold sore equipment employed in substations and high power plants current shortcomings with regard to the drawbacks that are abundantly illustrated in the prior art.
PRINCIPAIS VANTAGENS DA INVENÇÃO • Dispensa o uso de dispositivos centralizadores (CLPs) nos equipamentos de alta tensão, reduzindo os custos de aquisição e instalação do sistema de monitoração; • Eli minam-se pontos adicionais de falhas potenciais ao nâo serem instalados dispositivos centralizadores, ainda mais considerando que tais dispositivos são, em geral, projetados para uso em ambientes industriais, e não em subestações de energia elétrica, onde são encontradas condições de temperaturas ambientes e interferências eletromagnéticas extremas, que os levam a um elevado índice de falhas; • Eliminam-se os custos de manutenção dos dispositivos centralizadores iCL1 ’s( pana is .-si nas da aadv, i», que ,lanam dispersos em centenas dé subestações em extensas áreas geográficas; * Evitam-se os custos de aquisição de um grande número de computadores, licenças de sistemas operacionais e licenças dos softwares de monitoração, além dos custos de instalação desses equipamentos e softwares em centenas de subestações espalhadas pelas extensas áreas geográficas atendidas pelas concessionárias de energia elétrica, visto que o sistema proposto e sua arquitetura permitem a monitoração de todos os equipamentos de alta tensão de uma concessionária de energia elétrica sem necessidade de computadores nas subestações e usinas; * Reduzem-se os custos de manutenção dos computadores do sistema de monitoração, pois è empregado apenas um computador central ao invés de centenas ou milhares de computadores em centenas de subestações espalhadas por extensas áreas geográficas, cada um com seu próprio hardware, sistema operacional e software de monitoração, que exigiríam manutenção; * Apesar de ser empregado apenas um computador central para a monitoração de centenas de equipamentos de alta tensão, evita-se o uso de computadores especiais, com altíssima capacidade de processamento e com altos custe» de instalação e manutenção, permitindo o emprego para essa função de computadores comuns de mercado, relativamente de baixo custo; ■ Apesar de ser empregado apenas um computador central para a monitoração de todos os equipamentos de alta tensão, mantém-se elevada a confiabilidade do sistema de monitoração, visto que os sensores inteligentes desempenham de forma autônoma e distribuída várias das funções necessárias para o sistema, mesmo em caso de falha do computador central; ■ Dada a autonomia dos sensores inteligentes do novo sistema exposto, evita-se a perda de dados importantes para a monitoração de estado dos equipamentos de alta tensão em caso de falha na rede de comunicação ou mesmo no computador central; ■ Permite o acesso dos usuários aos dados e informações do sistema de monitoração mesmo em caso de falha do computador central, elevando a disponibilidade do sistema de monitoração; ■ Permite redundância interna dos bancos de dados usados para armazenamento das medições efetuadas, permitindo que os sensores restaurem dados que se tenham perdido no computador centrai ou que este restaure os dados que se tenham perdido nos sensores; • Dado o reiattvamente baixo custo do computador central de monitoração empregado, torna-se economicamente viável, para obter confiabilidade ainda maior, a utilização de dois ou mais computadores centrais operando de forma redundante; » Dependendo das necessidades de monitoração especificas do usuário e das características cie sua rede, permite a eliminação completa do uso de computadores para o sistema de monitoração, inclusive o computador central; ■ Elimina-se a necessidade de transferência de equipamentos de aquisição de dados em caso de realocação do equipamento de alta tensão de uma subestação ou usina para outra, uma vez que os sensores são instalados direta mente no equipamento e são automaticamente transferidos juntamente com este. Ao chegar á nova subestação, basta re-conectar os sensores à rede de comunicação para que estes estejam acessíveis aos usuários e sejam automaticamente reconhecidos pelo computador centrai. Com isso, é preservado e dado continuidade ao histórico do equipamento, independente de sua mudança de localização geográfica.MAIN ADVANTAGES OF THE INVENTION • Dispenses the use of centralizing devices (PLCs) in high voltage equipment, reducing the costs of acquisition and installation of the monitoring system; • Additional points of potential failure are eliminated by not installing centralizing devices, especially considering that such devices are generally designed for use in industrial environments rather than electrical substations where ambient temperature conditions are encountered. and extreme electromagnetic interference, which leads to a high failure rate; • Maintenance costs of iCL1's (aadv, i 's) centralizing devices are eliminated, which are dispersed across hundreds of substations in large geographical areas; large number of computers, operating system licenses and monitoring software licenses, as well as the costs of installing such equipment and software in hundreds of substations spread across the extensive geographic areas serviced by utilities, as the proposed system and its architecture allow monitoring all high voltage equipment from an electric utility without the need for computers in substations and power plants; * Reduce the maintenance costs of the monitoring system computers, since only one central computer is used instead of hundreds. or thousands of computers in hundreds of substations spread across • geographic areas, each with its own hardware, operating system, and monitoring software, which required maintenance; * Although only one central computer is used for monitoring hundreds of high voltage equipment, the use of special computers with very high processing capacity and high installation and maintenance costs is avoided, allowing the use of this function. relatively low-cost common-market computers; ■ Although only one central computer is employed for monitoring all high voltage equipment, the reliability of the monitoring system remains high, as smart sensors perform autonomously and distributed many of the functions required for the system, even in the event of a central computer failure; ■ Due to the autonomy of the intelligent sensors of the new exposed system, the loss of important data for the monitoring of the state of the high voltage equipment in case of communication network or even central computer failure is avoided; ■ Allows users to access monitoring system data and information even in the event of a central computer failure, increasing the availability of the monitoring system; ■ Enables internal redundancy of databases used to store measurements taken, allowing sensors to restore data that has been lost on the central computer or to restore data that has been lost on the sensors; • Given the remarkably low cost of the monitoring central computer employed, it is economically feasible for even greater reliability to use two or more redundant central computers; »Depending on the specific monitoring needs of the user and the characteristics of their network, it allows the complete elimination of the use of computers for the monitoring system, including the central computer; ■ Eliminates the need to transfer data acquisition equipment in case of relocation of high voltage equipment from one substation or plant to another, since sensors are installed directly on the equipment and are automatically transferred along with it. When you arrive at the new substation, simply reconnect the sensors to the communication network so that they are accessible to users and automatically recognized by the central computer. As a result, the equipment's history is preserved and continued, regardless of its geographical location change.
RELAÇÃO DE FIGURAS A seguir, explica-se a invenção com referência aos desenhos anexos, nos quais estão representadas de forma ilustrativa e não limitativa: Fig. 1: Diagrama esquemático do sistema inventado;List of Figures The following explains the invention with reference to the accompanying drawings, in which they are shown by way of illustration and not limitation: Fig. 1: Schematic diagram of the invented system;
Fig. 2 : Vista ilustrativa da arquitetura inventada.Fig. 2: Illustrative view of the invented architecture.
DESCRIÇÃO DETALHADA “SISTEMA E ARQUITETURA DESCENTRALIZADOS PARA MONITORAÇÃO REMOTA EM TEMPO REAL DE TRANSFORMADORES Oi POTÊNCIA, REATORES, DISJUNTORES, TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS, CHAVES SECCIONADORAS E EQUIPAMENTOS DE ALTA TENSÃO CONGÊNERES PARA USINAS E SUBESTAÇÕES DE ENERGIA ELÉTRICA”, consistindo noíadamente de sensores inteligentes do tipo IED que efetuam as medições de interesse nos equipamentos de alta tensão instalados em diversas subestações e usinas de energia elétrica e sâo dotados de processamento matemático interno para obtenção de informações úteis para o diagnóstico de estado, banco de dados para armazenagem de informações, interface homem-máquina remota por meio de páginas de internet e circuitos de comunicação -interligados por meio de uma rede de comunicação a um computador central de monitoração, dotado este também de banco de dados e interface homem-máquina por páginas de internet, permitindo o acesso remoto do usuário às páginas de interface do sistema de monitoração, tanto no sensor quando no computador centrai, por meio da mesma rede de comunicação.DETAILED DESCRIPTION “DECENTRALIZED SYSTEM AND ARCHITECTURE FOR REAL-TIME REMOTE MONITORING OF POWER TRANSFORMERS Hi Power, Reactors, Circuit Breakers, Switching Switches And High Voltage Equipment For Intelligent Subgeneric Sensors Type Congeners And High Voltage Sensors IED that make the measurements of interest in the high voltage equipment installed in various substations and power plants and are equipped with internal mathematical processing to obtain useful information for state diagnostics, information storage database, human interface. remote machine by means of web pages and communication circuits - interconnected by means of a communication network to a central monitoring computer, which also has a database and human-machine interface by web pages, allowing remote access of the user o to the monitoring system interface pages, both on the sensor and on the computer center, through the same communication network.
Mais particularmente, o sistema de monitoração aqui descrito é composto por sensores inteligentes (IED), instalados em diversos equipamentos de alta tensão (HVE) existentes em uma grande quantidade de subestações de energia elétrica ou usinas (SS), sensores estes que efetuam por meio de seus elementos sensores (S) e circuitos eletrônicos de condicionamento de sinais fSC) as medições de diversas variáveis (M) durante a operação dos equipamentos de alta tensão (HVE), possuindo ainda capacidade para o processamento de suas próprias medições, em conjunto com as medições dos demais sensores (IED). em seu microprocessador (UP), para obtenção de informações úteis para o diagnóstico de estado do equipamento de alta tensão (HVE), tais processamentos sendo referidos daqui por diante como modelos de engenharia. Tais sensores (IEÜ) possuem ainda um software de banco de dados (DB) executado pelo seu microprocessador (UP), para armazenamento tanto das medições efetuadas quanto dos resultados dos modelos de Engenharia, sendo as informações do banco de dados (DB) gravadas internamente ao sensor (IED) na memória não-volátii (MEM), de forma a não se perderem em caso de falta de alimentação para o sensor (IED). Os bancos de dados (DB) podem obedecer a quaisquer dos padrões existentes no mercado para bancos de dados, sendo citado, apenas a título de exemplo, o padrão SQL.More particularly, the monitoring system described herein is composed of intelligent sensors (IED), installed in various high voltage equipment (HVE) existing in a large number of power substations or power plants (SS), which sensors make by means of sensor elements (S) and signal conditioning electronic circuits (fSC) the measurements of several variables (M) during the operation of the high voltage equipment (HVE), as well as being able to process their own measurements, together with the measurements of the other sensors (IED). in its microprocessor (UP), to obtain useful information for the state diagnosis of high voltage equipment (HVE), such processing being hereinafter referred to as engineering models. These sensors (IEÜ) also have database software (DB) executed by their microprocessor (UP), for storing both the measurements made and the results of the Engineering models, and the information from the database (DB) recorded internally. to the sensor (IED) in non-volatile memory (MEM) so that they will not be lost in case of power failure to the sensor (IED). Databases (DB) can conform to any of the industry's existing database standards, with only the SQL standard being cited as an example.
Os sensores (IED) possuem ainda interfaces de comunicação (COM), que permitem sua conexão a uma rede de comunicação de dados (NET), por meio da qual efetuam o intercâmbio de medições e informações entre sensores (IED). Também por meio da interface de comunicação (COM) e da rede (NET), que interliga as diversas subestações (SS) entre si e com a localidade central (C), os sensores (IED) estabelecem comunicação com o computador de monitoração central (CM) , informando a este os valores das medições e os resultado» dos processamentos em tempo real. O computador central (CM) possui também um banco de dados central (DBC), cujos dados são mantidos sincronizados com aqueles nos bancos de dados (DB) localizados nos sensores (IED) sempre que o computador (CM; puder se comunicar com os sensores h D) Se, por qualquer razão, ocorrer interrupção desta comunicação, os sensores (IED) continuarão a gravar os dados em seus bancos de dados locais (DB), de forma que não ocorra qualquer perda de informações; assim que a comunicação entre o sensor (IED) e o computador (CM) for restabelecida, o sincronismo entre os bancos de dados (DB) e bancos de dados centrais (DBC) é iniciado automaticamente, com a cópia dos dados do banco (DB) para o banco de dados central (DBC), tal cópia compreendendo apenas aqueles dados que existirem no banco (DB) e não existirem no banco de dados centrai (DBC), de forma a evitar a sobrecarga da rede de comunicação (NET). O sistema exposto também evita, de forma efetiva, que ocorra perda de dados em caso de uma falha ou interrupção na operação do computador central (CM), visto que, durante o período em que este estiver indisponível, o sensor (IED) continuará a efetuar de forma autônoma as medições no equipamento de alta tensão (HVE), o processamento dessas medições com os modelos de engenharia e a gravação das medições e dos resultados dos modelos de engenharia no banco de dados (DB), sendo tais dados copiados para o banco de dados central (DBC) assim que a operação do computador central (CM) for restabelecida.The sensors (IED) also have communication interfaces (COM), which allow their connection to a data communication network (NET), by means of which they exchange measurements and information between sensors (IED). Also through the communication interface (COM) and the network (NET), which interconnects the various substations (SS) with each other and with the central location (C), the sensors (IED) establish communication with the central monitoring computer ( CM), informing it of the measurement values and the results of the 'real-time processing'. The central computer (CM) also has a central database (DBC), whose data is kept synchronized with those in the databases (DB) located on the sensors (IED) whenever the computer (CM; can communicate with the sensors). h D) If for any reason this communication is interrupted, the sensors (IED) will continue to write the data to their local databases (DB), so that no loss of information occurs; As soon as the communication between the sensor (IED) and the computer (CM) is reestablished, synchronization between the databases (DB) and central databases (DBC) starts automatically with the copy of the database data (DB). ) for the central database (DBC), such a copy comprising only that data that exists in the database (DB) and does not exist in the central database (DBC), in order to avoid the overload of the communication network (NET). The exposed system also effectively prevents data loss in the event of a central computer (CM) failure or interruption, as during the period of unavailability of the host (IED) the sensor will continue to operate. autonomously perform measurements on high voltage equipment (HVE), process these measurements with the engineering models and record the measurements and the results of the engineering models in the database (DB), and these data are copied to the central database (DBC) as soon as central computer (CM) operation is restored.
No caso excepcional de defeito e substituição de um dos sensores (IED), o processo de sincronismo dos bancos de dados pode realizar-se no sentido contrário, isto é, com a cópia automática dos dados no banco de dados central (DBC) para o banco de dados local (DB) do novo sensor (IED) assim que este for conectado à rede (NET) e for informado pelo usuário, na parametrização do novo sensor (IED), qual Sensor (IED) defeituoso este está substituindo e a qual equipamento de alta tensão (HVE) está associado. Dessa forma, os sensores (IED) e O computador central (CM) operam de forma colaborativa e complementar, atuando como cópia de segurança - ou òèckup um do outro, em ambas as direções.In the exceptional case of failure and replacement of one of the sensors (IED), the database synchronization process can be performed in the opposite direction, that is, with the automatic copy of the data in the central database (DBC) to the local database (DB) of the new sensor (IED) as soon as it is connected to the network (NET) and informed by the user, in the parameterization of the new sensor (IED), which defective Sensor (IED) it is replacing and which high voltage equipment (LVH) is associated. In this way, the sensors (IED) and The central computer (CM) operate in a collaborative and complementary manner, acting as a backup - or òèckup from each other, in both directions.
Por outro lado, as restrições de custo existentes para os sensores (IEO) ievam à tendência de que sua memória não-volátil (MEM) tenha capacidade para armazenamento no banco de dados (DB) de um período de tempo relativamente curto, por exemplo, da ordem de semanas, meses ou pouco mais, sendo que após o completo preenchimento da memória (MEM) os dados mais antigos começarão a ser sobrescritos, isto é, apagados e substituídos pelas medições recêm-obtidas. Com isso, o banco de dados central (DBC) no computador centrai (CM) atua como um registro de dados históricos de longo prazo, podendo abarcar todo o tempo de vida útil do equipamento de alta tensão (HVE), enquanto os bancos de dados (DB) nos sensores (IED) atuam como registros de curto e médio prazo.On the other hand, existing cost constraints for sensors (IEO) lead to the tendency that their nonvolatile memory (MEM) will have storage capacity in the database (DB) for a relatively short period of time, for example. weeks, months or more, and after full memory completion (MEM) the oldest data will begin to be overwritten, ie erased and replaced by the newly obtained measurements. As a result, the central database (DBC) on the central computer (CM) acts as a long-term historical data log and can span the entire lifetime of the high voltage equipment (HVE), while databases (DB) sensors (IED) act as short and medium term registers.
Para permitir o acesso dos usuários (USR), conectados á rede de comunicação (NET), aos dados e informações do sistema de monitoração, os sensores (IED) e o computador central (CM) utilizam, como interfaces homerrv máquina, páginas no padrão de internet (WP), por exemplo, do tipo HTML, hospedadas tanto nos sensores (IED) quanto no computador central (CM), permitindo visualizar tanto os dados das medições e modelos de engenharia em tempo real quanto aqueles registrados no banco de dados (DB), armazenados na memória não-volátil (MEM). Em condições regulares de funcionamento do sistema de monitoração, os usuários (USR) efetuam o acesso às páginas (WP) hospedadas no computador central (CM), evitando assim um tráfego de dados excessivo nas ramificações (NETr) da rede (NET) que ievam aos sensores (IED), instalados muitas vezes em locais distantes e por isso mesmo com velocidade restrita nessas ramificações, principalmente quando muitos usuários (USR) simultaneamente ao sistema de monitoração. No entanto, em caso de falha do computador central (CM), os usuários (USR) podem visualizar diretamente as páginas (WP) hospedadas nos sensores (IED), ainda que com alguma restrição no número de usuários que as acessam simultaneamente, evitando assim que o sistema de monitoração de todos os equipamentos de alta tensão fique indisponível pela falha de apenas um de seus componentes, que é o computador centrai (CM).In order to allow users (USR), connected to the communication network (NET), to access the monitoring system data and information, the sensors (IED) and the central computer (CM) use, as homerrv machine interfaces, standard pages. (WP), such as HTML, hosted on both the sensors (IED) and the central computer (CM), allowing you to view both measurement data and engineering models in real time as recorded in the database ( DB) stored in non-volatile memory (MEM). Under regular monitoring system conditions, users (USR) access pages (WP) hosted on the central computer (CM), thus avoiding excessive data traffic on network branches (NETr) that lead to sensors (IED), often installed in distant locations and therefore with restricted speed in these branches, especially when many users (USR) simultaneously to the monitoring system. However, in the event of a central computer (CM) failure, users (USR) can directly view the pages (WP) hosted on the sensors (IED), although with some restriction on the number of users accessing them simultaneously, thus avoiding that the monitoring system of all high voltage equipment is unavailable due to the failure of only one of its components, which is the central computer (CM).
Deve-se observar que o sistema exposto e a sua peculiar arquitetura permitem que para a função do computador centrai (CM) seja empregado um equipamento de uso comum no mercado, sem necessidades especiais de alta capacidade de processamento, visto que todos os cálculos e processamento das medições pelos modelos de engenharia, para obtenção de informações úteis para a manutenção, são efetuados localmente nos sensores (IED), assim como as gravações em bancos de dados (DB), restando ao computador central (CM) efetuar apenas uma cópia dos dados já disponíveis nos sensores (IED) e disponibilizá-la aos usuários (USR). Com isso, o computador central (CM) tende a se tornar um equipamento de relativamente baixo custo, permitindo até mesmo o uso de uma configuração redundante, em que um ou mais computadores centrais (CMR) adicionais, idênticos ao computador central (CM) principal, operem em paralelo com este, de forma que a falha de qualquer dos computadores centrais (CM, CMR) não interrompa a operação dos demais e que sejam mantidos em operação e disponíveis para acesso do usuário (USR), nos computadores centrais (CM, CMR) ainda funcionais, o banco de dados central (DBC) e as páginas de interface (WP).It should be noted that the exposed system and its peculiar architecture allow for the function of the central computer (CM) to be employed equipment commonly used in the market without special needs for high processing capacity, since all calculations and processing Measurements made by engineering models to obtain useful information for maintenance are made locally on the sensors (IED), as well as recordings in databases (DB), leaving the central computer (CM) to make only one copy of the data. already available on sensors (IED) and make it available to users (USR). Thus, the central computer (CM) tends to become relatively inexpensive equipment, even allowing the use of a redundant configuration, in which one or more additional central computers (CMR), identical to the main central computer (CM) , operate in parallel with it, so that the failure of any of the host computers (CM, CMR) does not interrupt the operation of the others and is kept in operation and available for user access (USR) on the host computers (CM, CMR) still functional, the central database (DBC) and the interface pages (WP).
Em um caso extremo, os bancos de dados (DB) e as páginas de interface (WP) embarcadas nos sensores (IED) podem permitir até mesmo a completa eliminação dos computadores centrais (CM, CMR), se as características da rede de comunicação (ΝΕΪ) o permitirem e se o usuário não tiver necessidade de manutenção de um banco de dados maior que a capacidade de armazenamento da memória local (MEM) do sensor (IED), de forma a não restar no sistema de monitoração nenhum computador, seja nas subestações (SS) ou na localidade central <€). A localidade centrai (C), onde estão instalados os computadores centrais (CM, CMR) pode referir-se a diferentes localidades ou instalações, incluindo os escritórios da concessionária de energia elétrica, o Centro de Processamento de Dados da mesma concessionária, seus centros de operação ou de manutenção ou ainda um IDC (Internet Data Certter} exterior às instalações da concessionária, inclusive com a utilização de computadores centrais (CM, CMR) de propriedade do IDC e alugados para uso com no sistema de monitoração.In an extreme case, the sensor-embedded (IED) databases (DB) and interface pages (WP) can even allow complete deletion of the central computers (CM, CMR) if the characteristics of the communication network ( ΝΕΪ) allow it and if the user does not need to maintain a database larger than the sensor's local memory (MEM) storage capacity (IED), so that no computer is left in the monitoring system, either substations (SS) or central location <€). The central location (C) where the central computers (CM, CMR) are installed may refer to different locations or facilities, including the utility's offices, the utility's Data Processing Center, its maintenance or operation or an Internet Data Certter (IDC) outside the dealer's premises, including the use of IDC-owned central computers (CM, CMR) and leased for use with the monitoring system.
Na opção de instalação no Centro de Processamento de Dados da concessionária, os computadores centrais (CM, CMR) poderão estar operando no mesmo ambiente onde são executados os sistemas de gestão corporativa, tal como o sistema ERP da empresa, utilizando-se assim de um ambiente computacional de alta confiabilidade e hierarquicamente superior, considerando que os sistemas ERP são utilizados largamente para gerenciamento de todas as áreas operacionais e administrativas da empresa. O sistema de monitoração proposto e sua arquitetura permitem também que cada um dos computadores centrais (CM, CMR) seja instalado em uma diferente localidade central (C), por exemplo, um computador central (CM) localizado em um IDC externo e outro computador central (CMR) no Centro de Processamento de Dados da concessionária, distante do primeiro, de forma a reduzir o risco de perda de dados por ocorrência de incêndios, inundações ou outros eventos.In the option to install in the dealership Data Processing Center, the central computers (CM, CMR) may be operating in the same environment where the corporate management systems are running, such as the corporate ERP system, thus using a Highly reliable and hierarchically superior computing environment, considering that ERP systems are widely used for management of all operational and administrative areas of the company. The proposed monitoring system and its architecture also allow each central computer (CM, CMR) to be installed in a different central location (C), for example, a central computer (CM) located on an external IDC and another central computer. (CMR) at the concessionaire's Data Processing Center, away from the first, to reduce the risk of data loss from fire, flood, or other events.
Apenas para citar alguns exemplos e sem pretender esgotar todas as possibilidades, a rede de comunicação (WET) pode ser constituída por uma ou pela combinação de várias das opções de transmissão de dados existentes, tais como a rede Intranet da concessionária de energia elétrica, a internet, os serviços de transmissão de dados GPRS, EDGE, 3G ou outros quem empreguem a rede de telefonia celular, linhas telefônicas discadas ou dedicadas, transmissão de dados por satélites, redes sem fto Wi-fi, Wimax ou Zigbee, fibras-ópticas, etc.Just to name a few examples and without wishing to exhaust all possibilities, the communication network (WET) may consist of one or a combination of several of the existing data transmission options, such as the utility's Intranet network, the Internet, GPRS, EDGE, 3G or other data services employing the cellular telephone network, dial-up or dedicated telephone lines, satellite data transmission, Wi-Fi, Wimax or Zigbee wireless networks, fiber optics, etc.
Deve ser observado que o sistema de monitoração exposto, assim como sua arquitetura, pode permitir pequenas variações, sem que com isso se descaracterize a invenção aqui apresentada.It should be noted that the foregoing monitoring system, as well as its architecture, may allow for slight variations without thereby derogating from the invention herein.
Claims (12)
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2012
- 2012-05-23 BR BR102012012326A patent/BR102012012326A2/en not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|
| B03A | Publication of an application: publication of a patent application or of a certificate of addition of invention | ||
| B11A | Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing | ||
| B11Y | Definitive dismissal acc. article 33 of ipl - extension of time limit for request of examination expired |