Digitalizando a subestação de energia
Uma subestação de energia tem muitas funções, incluindo a transferência de energia de linhas de alimentação de alta tensão para linhas de distribuição de baixa tensão. Os sistemas secundários da subestação protegem, monitoram e controlam o fluxo de energia com equipamentos básicos, como linhas de potência, barramentos e seccionadora.
Os projetos das subestações convencionais baseiam-se em grandes extensões de cabos de cobre energizados para a conexão de equipamentos básicos a relés e a outros dispositivos secundários do sistema na casa de controle.
Os modernos sistemas secundários digitais podem implementar Merging Units no pátio da subestação para substituir boa parte desses cabos de cobre. As Merging Units digitalizam os sinais elétricos dos equipamentos principais e enviam esses dados para os relés através de cabos de fibra ótica, reduzindo custos e o impacto físico do cabeamento de campo. Os dados são transmitidos por meio de cabos de fibra ótica usando pulsos de luz, um processo muito mais seguro do que o cabeamento de cobre eletrificado.
Os esquemas de proteção podem até mesmo se beneficiar com a lógica adicional dos IEDs. Cabante comenta que a Davao Light está usando "recursos avançados que protegem a linha de energia, especialmente em áreas rurais, onde precisamos de mais sensibilidade e confiabilidade". Nolasco Padillo, supervisor de operações do sistema da Davao Light, também observa que a coleta e os relatórios de dados de alta resolução melhoram a visibilidade do sistema na sala de controle. Melhor visibilidade, por sua vez, significa que a Davao Light pode rapidamente identificar problemas e enviar equipes de reparos.
“A digitalização alinha-se com o nosso objetivo e a nossa missão de atender melhor o cliente porque podemos restaurar o mais rápido possível as nossas subestações paradas ou com faltas.”
Custo, segurança e outros fatores tornam a digitalização um objetivo popular, mas a engenharia de rede exigida em muitos sistemas secundários digitais apresenta um novo desafio. Os dados precisam se movimentar mais rapidamente e sem nenhuma interrupção entre as Merging Units e os relés para garantir um trip rápido. Existem muitas abordagens para solucionar esse desafio, e a Davao Light optou por adotar a norma técnica internacional IEC 61850 para maximizar a propriedade sobre seus projetos.
Inovando a cada passo
A Davao Light queria que seu sistema secundário digital pudesse ser reproduzido e fosse dimensionável, o que simplificaria o projeto da subestação no futuro. A empresa queria também garantir que o projeto atenderia às necessidades de diferentes pessoas em sua área de atendimento.
Nesvelle Mae Pascua-Amper, engenheira sênior de proteção da Davao Light, explicou que "os dispositivos da SEL são realmente personalizáveis, então, ao encomendar um produto, podemos personalizar os relés ou dispositivos propostos para atender às nossas necessidades e preferências específicas em cada subestação". Padronizar um conjunto de dispositivos, mas personalizando cada detalhe significava que os engenheiros poderiam criar um único projeto de subestação, mas ajustar as configurações do dispositivo para cada área de atendimento.
"Na área urbana, precisamos de uma subestação que opere mesmo que a rede caia", diz Cabante, "enquanto nas áreas rurais precisamos de detecção de falta de alta impedância confiável devido às linhas aéreas".
Eles decidiram usar duas Merging Units inteligentes no projeto: a Merging Unit de Proteção, Automação e Controle SEL-401 e o Sistema de Proteção, Automação e Controle SEL-421, que também atuam como relés de proteção de backup em adição à criação de fluxos de dados de Valores Amostrados (Sampled Values) para outros relés de proteção na subestação. Esse grau de redundância é importante para a proteção do sistema de potência, particularmente para faltas de alta impedância, onde os sinais de trip devem ser enviados e processados em uma fração de segundo para proteger vidas, propriedades e equipamentos.
A Davao Light implementou uma solução de rede definida por software (Software-Defined Networking – SDN), que realiza a pré-engenharia de todas as rotas de comunicação e garante a disponibilidade da rede. Gray forneceu treinamento sobre o SDN usando o software Controlador de fluxo de rede definida por software SEL-5056, e os engenheiros da Davao Light inovaram a partir dessa base para criar uma solução que melhorasse a confiabilidade para um sistema com Merging Units principal e de backup.
Integridade. Trabalho em equipe. Inovação. Responsabilidade. Excelência em serviços.
Os engenheiros da Davao Light sabiam que seus esforços por inovação precisavam ser geridos pela responsabilidade de continuar atendendo a comunidade. A equipe planejou uma série de projetos de subestação sucessivamente mais complexos para manter a confiabilidade e a segurança como prioridades principais. As subestações seguintes mantêm ou melhoram esses padrões, enquanto os métodos de teste diminuem os custos.
Primeiro os engenheiros fizeram o retrofit de uma subestação mais antiga com IEDs mais modernos e alguns protocolos de comunicação IEC 61850 como teste de implementação, o que deu a eles confiança para continuar. As subestações construídas mais recentemente tiveram implementações completas da IEC 61850, e as subestações em construção no momento testarão uma variedade maior de dispositivos quanto à interoperabilidade.
Padillo explica que cada novo projeto permite que eles melhorem, sem tratar cada nova subestação como uma folha em branco. "Devido à nossa experiência com a primeira subestação, a subestação seguinte foi aprimorada. Aplicamos as lições aprendidas com essas subestações, e a terceira está ainda melhor. A quarta subestação será ainda melhor e mais eficiente." Ele acrescenta com otimismo: "Podemos ficar ainda melhor."