Development of a SCADA application for the integration of a substation in a control center

Abstract

A evolução das tecnologias de informação e a introdução da telemetria em 1950 permitiram o desenvolvimento de um primeiro sistema supervisório que pode ser considerado o início dos atuais Sistemas de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA). Além desta tecnologia ter se tornado mais inclusiva, há ainda a expectativa de crescimento do setor de energia em seus diversos segmentos, o que poderá traduzir-se em novas instalações de linhas de transmissão e subestações. Esta ampliação do sistema de transmissão demandará possíveis novas integrações de plantas elétricas a centros de controles, contexto no qual as informações apresentadas neste trabalho se insere. Objetivou-se integrar uma nova aplicação SCADA ao centro de controle de uma empresa a fim de viabilizar a coleta, a supervisão e o controle dos dados operacionais da planta elétrica. Realizou-se também a documentação do sistema, de forma a ressaltar os procedimentos de desenvolvimento que poderão auxiliar na compreensão de outros processos de integração de transmissão futuros. Nas atividades de implementação, realizou-se o levantamento preliminar das informações operacionais da subestação, contextualizando-as com a proposta do projeto, visando a adequada análise dos diagramas unifilares e da lista de pontos SCADA. Nas atividades de documentação, foram ressaltados padrões genéricos de desenvolvimento da aplicação desenvolvida para fins didáticos. A partir da coesão entre os objetos de back-end e front-end, a aplicação pôde ser executada no servidor do centro de controle, para que as funcionalidades vitais fossem testadas e validadas por meio da operabilidade de suas telas. Foram validados dois conjuntos de IHMs que desempenham um papel importante na operação do sistema: o conjunto dos relés de proteção e o conjunto das telas de supervisão e controle do fluxo de energia. A integração alcançou o seu objetivo principal, viabilizando a supervisão e controle de uma subestação de forma remota, estando em concordância com as normas da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e em consonância com as políticas de operação do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Os objetivos alcançados representam apenas uma parcela do que os sistemas SCADA podem fornecer, cabendo ainda trabalhos futuros que possam explorar as potencialidades das suas outras funcionalidades.

The evolution of information technologies and telemetry in 1950 allowed the first supervisory system to be considered the beginning of the Supervision and Data Acquisition Systems (SCADA). In addition to this technology becoming more inclusive, there is also an expectation of growth in the energy sector in its various segments, translating into new installations of transmission lines and substations. This expansion of the transmission system will demand possible new integrations of electrical plants to control centers, a context in which the information presented in this work is inserted. The objective was to integrate a new SCADA application to a company's control center to facilitate the acquisition, supervision, and control of the electrical plant's operational data. System documentation was also carried out to highlight the development procedures that may help understand other future transmission integration processes. In the implementation activities, a preliminary survey of the operational information of the substation was carried out, contextualizing it with the project proposal, aiming at the adequate analysis of the single-line diagrams and the SCADA signals list. In the documentation activities, generic patterns of development of the application developed for didactic purposes were highlighted. The application could be executed on the control center server based on the cohesion between the back-end and front-end objects. The vital functionalities could be tested and validated through their screens' operability. Two sets of HMIs that perform an essential role in the system's operation have also been validated: protection relays and screens for supervising and controlling the energy flow. The integration achieved its primary objective, integrating a new SCADA application to the company's control center to supervise and control the substation remotely. It allowed attending the services of the Brazilian National Grid (known as SIN - Sistema Interligado Nacional) in compliance with the Brazilian Electricity Regulatory Agency (in Portuguese, Agência Nacional de Energia Elétrica, ANEEL) rules, and in line with the Operator of the Brazilian Grid (known as ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico) policies. It is essential to note that the specific objectives proposed and accomplished represent a part of what SCADA systems can provide. Future work may explore other potential features, such as generating reports to be implemented in demands similar to this work.