Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E DISPOSITIVO PARA SUPERVISIONAR UMA REDE DE ENERGIA.
A presente invenção refere-se a um método e dispositivo para supervisionar uma rede de energia, onde são processados dados gráficos representando pelo menos uma parte da rede de energia por uma unidade de processamento de dados, os dados gráficos processados são exibidos em uma unidade de exibição gráfica como uma primeira visualização da rede de energia em pelo menos um nível de zoom menos detalhado e onde uma solicitação de usuário de como modificar a primeira visualização é processada pela unidade de processamento de dados, a solicitação do usuário sendo recebida a partir de uma unidade de entrada de usuário.
São conhecidas na técnica diferentes ferramentas com as quais uma rede de energia pode ser supervisionada. Sob o termo rede de energia, várias configurações de rede podem ser resumidas, dependendo do tipo de sistemas que são conectados através da rede e dependendo do nível de tensão das linhas de rede. Tais redes de energia são, por exemplo:
• uma rede de geração de energia interconectando unidades dispersas de geração de energia e serviços de armazenamento de energia, • uma rede distribuição de energia interconectando serviços de consumidor de energia em um nível de tensão mais baixa e • uma rede de transmissão de energia interconectando instalações de geração de energia com as redes de distribuição de energia em um nível de tensão mais alto.
Todos esses tipos diferentes de redes de energia precisam ser continuamente monitorados e controlados, o que é feito parcialmente automaticamente, mas, também parcialmente com o auxílio de supervisores humanos que utilizam uma ferramenta de supervisão de rede para obter informação do status da rede de energia e para interagir com a rede de energia por meio de comunicação com sistemas externos de controle conectados à rede de energia. Em geral, tais ferramentas para supervisionar um sistema distribuído geograficamente tal como uma rede de energia são resumidas sob o termo SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition - Sistema de
2/10
Supervisão, Controle e Aquisição de Dados).
Uma ferramenta de supervisão para redes de energia no mercado é o Gerenciador de Rede por ABB. Essa ferramenta tem uma interface gráfica de usuário (GUI) que apresenta ao supervisor da rede de energia todos os dados que ele precisa para realizar essa tarefa de monitoramento. Através da GUI, o supervisor ou usuário pode inserir dados pelo uso de uma unidade de inserção de texto, com um teclado, ou pelo uso de um dispositivo de seleção, como, por exemplo, um mouse ou trackball. As inserções de dados pelo usuário são processadas pelo Gerenciador de Rede e os resultados processados são ou transferidos na GUI ou enviados para sistemas externos para armazenamento, processamento adicional ou para executar ações na rede de energia.
Uma maneira conhecida na técnica para representar dados relacionados à rede de energia é um chamado mapa do mundo. Em tal mapa do mundo, a rede de energia é mostrada em uma visualização gráfica de sua distribuição geográfica, pela ilustração dos objetos principais da rede de energia, como, por exemplo, usinas, subestações e cargas consideráveis, na forma de símbolos e pela ilustração de linhas de transmissão ou distribuição de energia esses objetos na forma de ligações que conectam os símbolos. Um exemplo de um mapa do mundo ilustrado no Gerenciador de Rede pode ser visto na Figura 5 do Mapping the weakest link por Mats Larsson et. al, ABB Review 1/2007, páginas 44-48.
O mapa do mundo pode ser ampliado, onde o usuário pode continuamente escolher qual área do mapa do mundo que gostaria de ver em que nível de zoom. A combinação do ajuste do nível de zoom e a escolha da área no mapa ampliado (zoomed-in) que deveria ser visível na tela é conhecida como zoom e pan. Para auxiliar o usuário a não perder a visão geral da área do mapa que está correntemente ilustrada, é conhecida na técnica a exibição de uma janela de visão pequena além da janela zoomedin, onde na janela de visão geral é vista uma pequena representação do mapa do mundo reduzido (zoomed-out) com um retângulo no topo da mesma que marca a área zoomed-in. O retângulo se move sobre o mapa
3/10 do mundo na janela de visão geral em sincronia com qualquer efeito panorâmico executado pelo usuário.
A oportunidade para escolher o nível de zoom e a posição de pan livre e continuamente nem sempre é experimentado como uma vantagem. Por exemplo, se o supervisor de uma rede de energia precisar monitorar frequente e repetidamente as mesmas partes diferentes da rede, o zoom e a pan cada vez pode se tornar muito monótono e demorado. A concentração do supervisor é desnecessariamente limitada à tarefa de zoom e pan em vez de ser focada no status efetivo da rede de energia.
Outra maneira conhecida para navegar dentro de um mapa do mundo é a possibilidade de saltar entre telas diferentes e por meio disso entre vistas diferentes de todo o mapa ou de partes do mapa. Com cada salto, abre-se uma nova janela gráfica ilustrando a vista solicitada. Nessa solução, não é necessário a demora com o zoom e o pan, mas em vez disso pode acontecer que várias janelas sejam abertas após algum tempo operacional, dificultando a manutenção de uma visão geral do que esteja acontecendo em cada janela e reconhecer qual janela foi aberta proveniente de qual janela, isto é, qual janela pertence a qual.
Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um método e um dispositivo para supervisionar uma rede de energia que facilite a tarefa de supervisão.
Esse objetivo é alcançado por um método de acordo com a reivindicação 1 e um dispositivo de acordo com a reivindicação 8.
De acordo com a invenção, é exibido na primeira visualização da rede de energia, menos detalhada, pelo menos um elemento que é selecionável por via da inserção do usuário e que é atribuído a uma parte predefinida da rede de energia e para um nível de zoom mais detalhado. Após ser recebida uma solicitação de um usuário que indica que o elemento selecionável foi selecionado por um usuário, a parte predefinida da rede de energia é exibida em um nível de zoom mais detalhado como uma segunda visualização. Essa segunda visualização é colocada no topo da primeira visualização.
4/10
No dispositivo de acordo com a invenção, a solicitação de usuário acima descrita indicando que o elemento selecionável foi selecionado ,é recebida pela unidade de processamento de dados da unidade de entrada de usuário. A unidade de processamento de dados então leva a unidade de visualização gráfica em resposta àquela solicitação de usuário a exibir a parte predefinida da rede de energia no nível de zoom mais detalhado.
Em outras palavras, é apresentado um elemento selecionável no mapa zoomed-out da rede de energia que após sua seleção leva à exibição de uma área pré-selecionada do mapa em um nível de zoom préselecionado mais detalhado no topo do mapa zoomed-out. Por meio disso, o zoom e o pan se tornam desnecessários. Em vez disso, apenas uma ação selecionada - usualmente um clique de mouse - é necessária para obter diretamente visualização zoomed-in. Isso simplifica a tarefa de monitoramento e controle para o supervisor, uma vez que é economizado tempo de operação valioso e pode ser gasto em questões mais importantes.
Além disso, o resultado de uma ação de seleção é absolutamente reprodutível, isto é, a impressão visual que o supervisor obtém da mesma área ou parte da rede de energia permanece a mesma para cada vez que o mesmo olhar essa parte zoomed-in. Isso facilitará as comparações de status da área em pontos diferentes no tempo, uma vez que as diferenças se devem principalmente às diferenças no status em vez de diferenças na maneira em que a área é exibida.
Além disso, o número de janelas visíveis na tela permanece o mesmo, porque a parte zoomed-in do mapa é colocada no topo do mapa zoomed-out, mantendo por meio disso a exibição do mapa direta e facilmente gerenciável. Por exemplo, é facilmente reconhecível que a segunda visualização pertence à primeira visualização, e a quantidade de informação visível é limitada às duas visualizações diferentes.
Em uma modalidade da invenção, são exibidos pelo menos dois elementos selecionáveis na primeira visualização. Após o recebimento de uma primeira solicitação de usuário indicando que um dos dois elementos selecionáveis foi selecionado pelo usuário, a parte predefinida da rede de
5/10 energia atribuída aquele elemento selecionável é exibida como uma segunda visualização no nível de zoom mais detalhado correspondente. Em seguida, quando é recebida uma solicitação de usuário adicional indicando que foi selecionado outro dos dois elementos selecionáveis, a parte predefinida na rede de energia atribuída aquele outro elemento selecionável é exibida como uma terceira visualização no nível de zoom mais detalhado correspondente, onde a segunda visualização é substituída pela terceira visualização.
Mantendo apenas uma exibição de visualizações zoomed-in, as vantagens acima descritas são alcançadas também no caso com mais de apenas um elemento selecionável. Portanto, o usuário pode rapidamente e sem esforço comutar entre diferentes visualizações zoomed-in, ao mesmo tempo em que a informação visível é limitada. Não são necessárias ações extras para fechar as janelas que foram anteriormente abertas.
Em uma modalidade adicional, a segunda visualização é colocada no topo da primeira visualização perto do, mas não cobrindo o elemento selecionável correspondente. Por meio disso o usuário ainda pode ter uma visão geral de onde a visualização zoomed-out da rede de energia que o mesmo estava trabalhando no momento. Se além do elemento selecionado for identificado seja por marca ou por ilustração uma segunda ligação entre o elemento selecionado e a visualização zoomed-in, o usuário também tem a possibilidade de verificar se foi escolhido o elemento correto e onde está situado esse elemento dentro da rede de energia.
Em ainda outra modalidade adicional, a segunda visualização é colocada completamente dentro da primeira visualização, para manter o mesmo arranjo da janela gráfica na GUI, não importa se a rede de energia é visualizada apenas zoomed-out ou também com uma visualização zoomed-in.
Vantajosamente, uma solicitação de usuário indicando uma ação de zoom e/ou pan solicitada é desabilitada na segunda visualização. Uma vez que a segunda visualização é apresentada a partir do início com um nível de zoom ou de pan pré-selecionado, a aparência e comportamento seriam destruídos se esses parâmetros fossem em seguida alterados manual6/10 mente, mesmo que por engano. Especialmente a vantagem de sempre se obter a mesma informação visual reprodutível seria abandonada, se fossem permitido zoom e pan.
Em uma modalidade da invenção, as mesmas possíveis solicitações de usuário são fixadas na primeira e segunda visualizações, exceto que nenhum elemento selecionável que é atribuído a uma parte predefinida da rede de energia e a um nível de zoom mais detalhado é exibido na segunda visualização. Em outras palavras, para cada duas janelas gráficas contendo uma visualização, permitidas as ações do usuário usual como mover, redimensionar, ocultar, selecionar itens de menus, etc. A única exceção é que dentro da segunda visualização não pode mais ser selecionadas visualizações zoomed-in.
Em uma modalidade alternativa, tal seleção seria permitida, por meio da qual pode ser selecionado pelo menos um subelemento selecionável. O subelemento é selecionável por via da unidade de entrada de usuário e é atribuído a uma subparte predefinida da rede de energia e para um nível de zoom ainda mais detalhado. Após o recebimento da solicitação de usuário indicando que o subelemento selecionável foi selecionado por um usuário, a subparte predefinida da rede de energia no nível de zoom ainda mais detalhado é exibida como uma quarta visualização no topo da primeira visualização, substituindo a segunda visualização. Essa modalidade permite representações detalhadas adicionais da rede de energia pela manutenção das vantagens gerais da invenção, isto é, mantendo o número de janelas extras no topo da primeira visualização em um e pela pré-seleçâo do nível de zoom e da posição de pan.
Outras características e vantagens da presente invenção se tornarão mais evidentes para aquele versado na técnica a partir da descrição detalhada em combinação com os desenhos em anexo nos quais:
a figura 1 ilustra uma rede de energia supervisionada a partir de uma estação SCADA, a figura2 ilustra um diagrama em bloco da estação SCADA da
Figura 1,
7/10 a figura 3 ilustra uma primeira visualização da rede de energia da Figura 1, a figura 4 ilustra uma segunda visualização no topo da primeira visualização da Figura 3, a figuraõ ilustra as etapas de método de acordo com a invenção realizada pela estação SCADA da Figura 2.
A rede de energia 1 ilustrada na figura 1 seria classificada como uma rede de transmissão de energia, uma vez que compreende cinco subestações 2 interconectadas por linhas de transmissão de energia de tensão alta 12. As cinco subestações 2 são ligadas por via dos canais de comunicação de dados, que estão ilustrados como linhas tracejadas, para uma estação SCADA, que nesse exemplo é apenas um computador principal 3. Em redes de energia maiores, uma estação SCADA poderia compreender vários servidores que poderíam ser parte de um sistema SCADA compreendendo várias estações. Os canais de comunicação de dados são usados para transferir dados em ambas às direções, principalmente para coletar informação das subestações sobre seu status operacional e sobre o status das linhas de transmissão 12 conectadas à respectiva subestação 2 e para transmitir informação de controle do computador principal 3 para as subestações 2.
O computador principal 3 ilustrado na figura 2 compreende uma unidade de processamento de dados 4 para processar todos os tipos de dados, dentre outras a informação do status coletada das subestações 2 e a informação da topologia sobre a configuração da rede de energia 1. A unidade de processamento de dados 4 é conectada a uma unidade de entrada de usuário 6 para receber dados UI inseridos pelo usuário. A unidade de entrada de usuário 6 pode ser qualquer tipo de dispositivo de entrada conhecido, como, por exemplo, um mouse e/ou um teclado e/ou um trackball e/ou a funcionalidade de toque de uma tela de toque. A unidade de processamento de dados 4 é, além disso, conectada a uma unidade de visualização gráfica
5. A informação de status processada e a informação de topologia são transformadas, pela unidade de processamento de dados 4 em um PG de dados
8/10 gráficos que representam a rede de energia 1, e o PG dos dados gráficos são enviados pela unidade de processamento de dados 4 para a unidade de visualização gráfica 5 onde os mesmos são exibidos como uma primeira visualização 7 da rede de energia 1 em um Zoom 1 nível de zoom menos detalhado.
Tal primeira visualização 7 está ilustrada na figura 3, onde as subestações 2 estão representadas por ícones 9 interconectados por linhas contínuas que representam as linhas de transmissão de energia 12. Na primeira visualização, cada subestação 2 é marcada com um nome único. A primeira visualização 7 é representada em uma janela gráfica 13 que permite que o usuário comum insira ações conforme conhecidas na técnica. Isso está indicado pela janela fechada - cruz 14 no canto superior direito da barra de menu 15. Tais ações de entrada de usuário são, por exemplo, mover e redimensionar a janela 13, rolando dentro da janela 13, escolhendo itens de ação (não ilustrados) na barra de menu 15, etc. Um cursor 8 indica que a unidade de entrada de usuário 6 está conectada e aguardando uma entrada de usuário.
A unidade de processamento de dados 4 tem uma função de seleção fixada nos ícones 9, isto é, o usuário pode selecionar cada dos ícones 9 com um simples clique nos mesmos. Presumindo que o usuário tenha selecionado o ícone 9 correspondente à subestação da Estação 1. Como um resultado, é aberta uma segunda visualização 10 em uma segunda janela e exibida no tipo da primeira visualização 7, conforme ilustrado na figura 4. Na segunda visualização 10, uma parte predefinida da rede de energia 1, que é a parte que compreende o ambiente fechado da subestação da Estação 1 e a própria subestação, é representada em um Zoom 2 de nível de zoom mais detalhado. O Zoom 2 de nível zoom bem como uma posição de pan, isto é, cuja parte da rede de energia 1 deva ser conhecida, são parâmetros predefinidos que foram fixados no ícone 9 correspondente. No exemplo ilustrado na figura 4, a segunda visualização 10 é apresentada próxima ao ícone 9 da subestação da Estação 1 sem ocultar o ícone, e a segunda visualização 10 é colocada completamente dentro da primeira visualização 7. Ao
9/10 mesmo tempo, poderia haver outras janelas abertas na unidade de entrada de usuário 5, cuja apresentação não seria interrompida pela segunda visualização 10. Para permitir que o usuário ajuste a disposição da segunda com relação à primeira visualização, são permitidas as ações de entrada de usuário para mover e redimensionar a segunda visualização 10.
As principais etapas realizadas pela unidade de processamento de dados 4 ao reagir na seleção do ícone 9 da Estação 1 estão descritas na figura 5, onde na etapa 16 é recebida a solicitação do usuário para mostrar a subestação da Estação 1 em uma representação mais detalhada. Na etapa seguinte 17, são gerados PG dos dados gráficos, onde PG dos dados gráficos compreendem toda informação gráfica que é requerida para mostrar a segunda visualização 10 da subestação no nível de zoom correto e na posição correta na tela, e que é requerida para apresentar a segunda visualização 10 com todas as funcionalidades desejadas, que nessa modalidade são tanto quanto possível as mesmas ações de entrada de usuário para a primeira visualização 7 exceto para qualquer zoom ou pan solicitado. Na etapa seguinte 18, é enviado o PG dos dados gráficos para a unidade de visualização gráfica 5 para exibição.
Se, após ter visto a visualização da estação T, o usuário quiser ver a subestação da Estação 3 mais detalhadamente, ele deve clicar no ícone 9 correspondente. Como um resultado, a segunda visualização 10 desaparecería e uma terceira visualização na subestação da Estação 3 e seu ambiente próximo seria aberta e exibida em um nível de zoom mais detalhado, preferivelmente na mesma posição da segunda visualização 10. Em uma modalidade alternativa, a terceira visualização poderia ser exibida em uma posição próxima ao ícone 9 da subestação da Estação 3, isto é, um pouco mais afastada acima do canto superior direito da primeira visualização 7. Esse nível de zoom mais detalhado poderia ser exatamente o mesmo usado para a Estação 1, que poderia ser apropriado se a área da rede de energia 1 a ser mostrada tivesse aproximadamente o mesmo tamanho. Mas poderia também ser qualquer outro nível de zoom que fosse mais detalhado do que o Zoom 1 de nível de zoom menos detalhado.
10/10
Na modalidade ilustrada na figura 4, está representada uma parte da subestação da Estação 1 na segunda visualização 10 como um ícone selecionável 11. Se o usuário clicar no ícone 11, a segunda visualização 10 é substituída por uma quarta visualização ilustrando uma parte da 5 subestação da Estação 1 e por meio disso uma subparte da rede de energia 1 em um nível de zoom ainda mais detalhado.