Componentes dos Sistemas de Supervisão e Controle - SCADA

• Sensores e Atuadores;• Estações Remotas;• Rede de Comunicações;• Estações de Monitoração Central.

Sensores e Atuadores

• Os sensores convertem parâmetros físicos, tais como velocidade, níveis de água e temperatura, para sinais analógicos e digitais legíveis pela estação remota.

• Os atuadores são usados para ligar ou desligar determinados equipamentos.

Estações Remotas

• Coletar os estados e as medidas de equipamentos elétricos, transferindo-as para um sistema localizado no centro de controle, onde se realiza a supervisão e aquisição de dados (SCADA). São compostas de:

– UTR – Unidade de Terminal Remota;– CLP – Controlador Lógico Programável;– IED – Dispositivos Eletrônicos Inteligentes.

UTR´s – Unidades Terminais Remotas

• Constituida por um conjunto de cartões eletrônicos e um conjunto de programas que possuem a função de monitorar sinais de entrada digitais (Telesupervisão) e Analógicas (Telemedição), assim como controlar os sinais de saída (Telecomandos), via contato de relés.

• Indicado especialmente para situações adversas onde a comunicação é difícil.

CLP´s – Controladores Lógicos programáveis

• Organizador do processo de aquisição e controle de subestações dotadas de IED´s;

• Tem como principal vantagem a facilidade de programação e controle de Entradas/ saídas;

IED´s

• Relés de Proteção, Medidores, Reguladores de tensão, Oscilógrafos, etc., que possuem capacidade de comunicação para permitir a sua conexão com controladores programáveis (CLP).

Redes de Comunicações

• É a plataforma através da qual a informação é transferida;

• Dependendo das distâncias e performance a ser alcançada, pode ser efetuada nos seguintes meios físicos:

– Cabos;– Linhas Dial-Up;– Linhas Dedicadas;– Radio Modems.

Cabos

• Fios de cobre para pequenas distâncias, usados nas partes internas da subestação;

• Para maiores distâncias dentro da subestação são usados fibras ópticas.

Linhas Dial-Up

• Usadas em sistemas com atualizações periódicas, que não justifiquem conexão permanente;

• Efetuar ligação telefônica, quando for acessar a subestação.

Linhas Dedicadas

• Usadas em sistemas que necessitam de conexão permanente;

• É necessário alugar permanentemente uma linha telefônica para cada estação remota.

Radio Modems

• Usadas em sistemas onde não se tem linhas telefônicas.

• Em situações onde não pode ser estabelecida uma conexão direta devido a distância, é necessário a instalação de dispositivos repetidores.

Estações de Monitoração Central

• Responsáveis por recolher as informações geradas pelas estações remotas e agir em conformidade com os eventos detectados;

• Podem estar centralizadas em um único computador ou distribuídas por uma rede de computadores, cada qual com função específica.

Processos de Medição

• Na figura 6.a o sensor está fixado diretamente a um indicador. Este é o sistema de medição mais básico. O sensor atua como um dispositivo sensor e ao mesmo tempo condutor para o indicador.

• Na figura 6.b o sensor responde a alguma quantidade física tal como calor, por exemplo. Um fio feito do mesmo material que o sensor, faz a ligação com o indicador. O apontador do indicador responde a mudança na quantidade física “sentida” pelo sensor.

Sensor

a.

Indicador

3

4

1

2

b.

3

4

1

2

Sensor

ExtensãoIndicador

Transdutor

Para realizar a sua função de “medir”, o instrumento de medida tem de possuir um componente capaz de converter a grandeza física num sinal, mecânico ou elétrico e deste ser compreendido pelo utilizador, em termos de uma indicação de um ponteiro que se desloca num dado mostrador graduado (indicação analógica) ou por indicação alfanumérica (indicação digital). Este componente designa-se por transdutor.

Processos de Medição• Na figura 6.c um transdutor é usado

além do fio de extensão. O sensor responde a mesma quantidade física. Esta resposta é acoplada a um transdutor compatível que converte o sinal do sensor em um sinal elétrico. O sinal elétrico é transmitido via fio para o apontador do indicador.O apontador responde à mudança na quantidade física sentida pelo sensor.

• Na figura 6.d um condicionador de sinal é usado. O sensor responde à mesma excitação física. A resposta é acoplada a um transdutor compatível que converte o sinal do sensor para um sinal elétrico. Este é transmitido via fio a um condicionador cuja função é modificar o sinal para o mostrador. O sinal modificado é transmitido uma vez mais via fio para leitura no mostrador (display).

3

4

1

2

Sensor

ExtensãoIndicador

Transdutor

c.

3

4

1

2

Sensor

Fio elétricoIndicador

Transdutor

Condicionador de sinal

Fig. 6: Funções de Medição

Processamento de Dados em Tempo Real

• Medições Analógicas;

• Medições Digitais;

• Indicação de Estado;

• Obtenção por Algoritmos.

Medições Analógicas

• Os sinais analógicos têm de ser previamente condicionados a fim de estarem em condições ótimas de serem adquiridos.

• O condicionamento de sinal passa por amplificar, filtrar e equalizar o sinal para que este ganhe níveis de tensão adequados, com boa relação sinal/ruído e distorção harmônica mínima. A aquisição do sinal analógico culmina na sua amostragem e posterior conversão A/D.

Medições Analógicas• Identificação de cada medição na mensagem;• Conversão dos dados analógicos em unidades de

engenharia;• Atualização do banco de dados;• Atribuição de valor zero para uma medição de

tensão de barra, quando o valor telemedido for menor que um valor especificado;

• Execução de testes de consistência;• Verificação dos limites operativos de todas as

entradas analógicas monitoradas;• Verificação da taxa de variação de todas as

entradas analógicas;• Monitoração do carregamento de equipamentos.

Medições Digitais

• Voltímetro digital– Um voltímetro digital, na sua forma mais simples,

reduz-se a um circuito integrado que inclui um conversor do tipo AD (Analógico→Digital), uma alimentação de baixa tensão (bateria) e um visor de cristal líquido (LCD).

– O elemento principal do multímetro é o conversor AD, que converte a tensão do sinal analógico de entrada em pulsos regulares de amplitude fixa que podem ser contados e cujo número é proporcional ao valor da tensão. É esta contagem que será convertida em caracteres alfanuméricos e apresentada no visor.

Indicação de Estado

• Identificação na mensagem do ponto a que a indicação de estado se refere;

• Comparação de cada indicação de estado recebida com a indicação de estado armazenada no banco de dados em tempo real a fim de identificar a ocorrência de qualquer mudança de estado;

• Detecção de estado anormal;• Determinação se a mudança de estado de um

dispositivo foi decorrente da execução de um comando.

Obtenção por Algoritmos

• O sistema de supervisão deve ter capacidade de obter indicações de estado de dispositivos utilizando-se combinações lógicas de indicações de estado obtidas através de telemedição e/ou de outras indicações obtidas através de combinações lógicas;

• O “Flag” de qualidade dessas indicações de estado deverá ser aquele associado ao dado com qualidade menos confiável utilizado pelo algoritmo;

Obtenção por Algoritmos

• Todas as indicações de estado obtidas através de combinações lógicas deverão ter o mesmo tratamento que as indicações de estado obtidas através de telemedição, como alarme, estado normal ou anormal, desativada, etc.;

• O sistema deve ter capacidade de calcular valores analógicos utilizando-se de combinações aritméticas de valores telemedidos e/ou outros valores analógicos calculados.