Automação de distribuição V - Automação Centralizada vs. Descentralizada

Through our series on implementing the Smart Grid, or electricity Distribution System Em nossa série sobre a implementação de rede inteligente ou automação do sistema de distribuição de energia, exploramos diversos casos de uso de religadores implementados para reconfigurar automaticamente a rede, isolando faltas e restaurando a alimentação. Essencialmente, o uso da detecção de tensão em ambos os lados do dispositivo de interrupção oferece grandes possibilidades para a automação de rede, uma vez que a presença/ausência de tensão em um disjuntor pode ser usada como uma lógica de entrada de automação.

Casos que utilizam apenas detecção de tensão para esquemas de automação são considerados esquemas sem comunicação, uma vez que não é necessário compartilhar informações entre os dispositivos. Essas implementações são simples, robustas e econômicas, mas exigem uma operação adicional de fechamento em falta. O método mais simples para solucionar o fechamento em falta é a introdução de comunicações entre os dispositivos, fornecendo um link de dados entre os religadores para evitar esse comportamento.

Em um nível mais alto, no entanto, essa forma de implementação de rede inteligente pode ser categorizada como “automação distribuída” - ou seja, recomutação automática da rede, onde a lógica para a automação é controlada e implementada em toda a rede no nível do religador/dispositivo eletrônico inteligente (IED).

Todos os casos discutidos até agora, em nossa série sobre automação de rede inteligente, se enquadram no exemplo de “automação distribuída”. A automação distribuída é geralmente mais rápida e mais confiável do que outros métodos de automação, uma vez que a tomada de decisão é executada mais próxima dos locais de falta e há uma limitação nos retardos de propagação de comunicações e cálculo. Além disso, é o método mais econômico de automação de distribuição, mas seu controle pode se tornar operacionalmente desafiador, exigindo treinamento geral bastante abrangente para garantir que os operadores de rede estejam familiarizados com os esquemas.

O modelo oposto ao descentralizado é o esquema de “automação centralizada”, no qual um servidor de automação central de distribuição recupera parâmetros de rede de dispositivos de campo e toma decisões de recomutação automática com base em sua lógica de programação.

A automação centralizada pode ser implementada como uma extensão de plug-in para uma infraestrutura SCADA de distribuição existente. Um servidor ou estação mestre SCADA (dependendo do protocolo utilizado) já tem acesso a todas as informações necessárias para automatizar as decisões de comutação. A automação centralizada é, essencialmente, a automação das atividades de uma sala de controle de distribuição.

A automação centralizada requer a implementação de comunicações confiáveis para os dispositivos de campo, assim como qualquer sistema de distribuição de eletricidade controlado por SCADA. A implementação da automação centralizada torna-se o método de implementação de rede inteligente mais instintivo para uma distribuidora com uma sala de controle SCADA centralizada, visto que oferece as vantagens do controle remoto dos esquemas e a simplificação do próprio controle de automação.

Os religadores continuam sendo a base de sustentação desse esquema de automação, pois fornecem a capacidade de interrupção de faltas em campo e a capacidade de processamento de dados dos parâmetros do sistema de rede, que podem ser retroalimentados para o sistema SCADA centralizado ou controlador de automação. Os comandos de comutação são, então, retornados do controlador de automação para os religadores de campo, pois o sistema de automação atua como o condutor direcional da rede inteligente para os instrumentos de campo.

A automação centralizada oferece benefícios na gestão de operações e na simplicidade da implementação, em contrapartida, oferece tempos de resposta de automação um pouco mais lentos, caso haja uma rede de comunicação pré-existente e um sistema de controle SCADA centralizado. Para as distribuidoras que não atingiram esse nível de SCADA e que estejam comprometidas com a obtenção da automação centralizada, é necessário mantê-la como objetivo principal, priorizando o controle SCADA centralizado.

O melhor desempenho de rede é observado em distribuidoras que implementam um híbrido desses dois paradigmas de automação. Ao usar a automação distribuída para esquemas de transição automática, com um sistema de controle centralizado, as distribuidoras desfrutam da velocidade e da confiabilidade da automação distribuída com a simplicidade de gestão e controle da automação centralizada. Essa é a implementação mais comum em distribuidoras modernas que, ao utilizar simultaneamente ambos os métodos, combinam seus benefícios e diminuem seus riscos.

“A automação centralizada é um pouco limitada pela confiabilidade e pela latência da rede de comunicações”, diz o Diretor Geral do Grupo NOJA Power, Neil O’Sullivan. “Em implementações modernas, isso é resolvido por meio de um sistema de mensagens GOOSE e MMS IEC61850, que podem ser utilizados como parte dos sistemas de automação centralizados. Também é importante ressaltar que o sistema de mensagem GOOSE pode ser usado para automação, enquanto outro protocolo, por exemplo, DNP3, pode ser usado para interface com o sistema SCADA central, com mensagens GOOSE IEC 61850 sobrepostas na rede de comunicações para aplicações de automação de alta velocidade.”

Nossa próxima edição desta série abordará o papel dos protocolos PLC na rede de distribuição para automação, implementados nos religadores OSM da NOJA Power como “Automação de rede inteligente IEC61499”. Esse recurso versátil oferece personalização infinita ao uso de religadores, sendo uma aplicação prudente para abranger casos específicos ainda não mencionados em nossa série, o que torna essa capacidade tão poderosa.