Autor: Bruno Pires de Campos

Resumo

A CPFL Renováveis possui 33 pequenas centrais hidrelétricas (PCH) operadas remotamente pelo COI (Centro de Operações Integrado) localizado em Jundiaí (SP). O Piloto Automático é uma ferramenta centralizada que automatiza diversos procedimentos de operação geralmente realizados de forma manual pelo operador do COI através do SCADA. Comandos de partida e parada, setpoint de potência, abertura e fechamento de comportas, etc. são disparados de maneira autônoma ou a partir da autorização do operador, desde que pré-condições sejam atendidas. O projeto visa aumentar a eficiência das PCHs, a segurança operacional e reduzir a sobrecarga dos operadores do COI.

Introdução

A operação de centros de controle da geração de energia tem se tornado cada vez mais complexa diante do aumento do número de pontos das aplicações SCADA. O operador tem disponível um número crescente de alarmes, comandos e setpoints para controlar as usinas. Isso acaba aumentando a carga e a responsabilidade sobre o operador. Dessa maneira, é fácil imaginar que operadores podem perder o momento ótimo de partir ou parar uma unidade geradora, ou mesmo se esquecer de aumentar a potência de geração quando se tem um aumento do nível do reservatório de uma PCH. Uma hora de decisão errada pode afetar a geração de modo significativo e representar grandes perdas para a empresa. Esse tipo de falha pode ter grandes consequências quando se trata da abertura e fechamento de comportas, o risco de um desastre por inundação ou secamento do rio que alimenta a usina aumenta.

Por tudo isso, se faz útil uma ferramenta que automatize as ações cotidianas da operação, tornando a mesma mais segura e eficiente, além de aliviar a sobrecarga dos operadores.

Esse projeto consiste no Piloto Automático que atua em todas as PCHs operadas pelo COI, bem como no Módulo de Segurança que atua isoladamente em cada PCH. O Piloto Automático fica no COI e integra as 33 PCHs, já o Módulo de Segurança fica no servidor da PCH, assume o controle da planta em caso de falha prolongada de comunicação entre a planta e o COI. A solução possibilita os modos: automático (execução de manobras sem intervenção do operador), semi-automático (execução com pedido prévio de autorização do operador), manual (sem execução de automatismos).

Tela de supervisão das lógicas.

Metodologia

Manobras frequentes da operação foram traduzidas em sequenciamentos lógicos de comandos que são disparados mediante o atendimento de pré-condições.

O projeto engloba o uso do Gerenciador de Manobras da Automalógica, que é capaz de executar automaticamente comandos baseando-se em sequências lógicas pré-configuradas pelo usuário de modo que cada etapa possa ter uma ação de comando mediante atendimento de pré-condições. Por exemplo, antes de partir uma máquina o operador confere se o nível do reservatório está alto o suficiente para essa partida, se a máquina não tem nenhum bloqueio. Uma vez satisfeitas as pré-condições, o operador envia o comando de partida da unidade geradora. Essas seriam as mesmas pré-condições da lógica de partida de máquina no Gerenciador de Manobras.

Gerenciador de manobras

Neste sistema é possível gerenciar a operação automática das 33 PCHs. Essa operação poderá trabalhar em 3 modos, podendo ser individualmente alterado para cada usina:

• Automático: As funções de controle pré-estabelecidas são executadas automaticamente pelo sistema, sem a necessidade de autorização prévia do operador
• Semi-automático: Através da tela de supervisão dos automatismos, o operador receberá sugestões de ações para cada função de controle (ex.: Partir UG1; Abrir comporta 1 do vertedouro, etc). Uma vez que o operador esteja de acordo com a ação sugerida, bastará sua autorização para que o comando seja enviado para a usina.
• Manual: A função de controle é desabilitada, cabendo ao operador tomar as decisões e enviar os comandos de forma convencional pelo SCADA

Dentre as principais lógicas tem-se:

• Partida/parada de máquinas
• Abertura/fechamento de comportas vertedouro
• Revezamento de máquinas com controle de prioridade
• Controle de perda de carga na grade

Além do disparo de lógicas, o projeto conta com o módulo PID que controla o nível do reservatório das PCHs através de setpoint de potência automático para as máquinas. Esse módulo pode operar em três modos:

• Manual: O nível desejado do reservatório é definido manualmente pelo operador.
• Vazão: O nível desejado é definido em função da vazão afluente. Para altas vazões, o objetivo é abaixar o nível do reservatório, em que se aumenta a geração com o maior consumo de água nas máquinas.
• Chuva: O nível desejado é definido em função da previsão de chuva. Nesse caso também se aumenta a geração para abaixar o nível do reservatório caso se assuma a chegada de água da chuva num futuro próximo.

Por fim, tem-se o Módulo de Segurança. É uma versão reduzida de lógicas que somente atuam em caso de falha de comunicação entre o centro e a PCH. Esse módulo visa garantir a integridade da usina e irá executar automaticamente lógicas de parada de máquina, controle de comportas bem como o controle de potência das máquinas. O Piloto Automático do COI reassumirá o controle automaticamente quando se reestabelecer a comunicação entre o centro e a PCH.

Módulo de segurança

Conclusão

A CPFL conta com uma ferramenta integrada de automação. Isso permite que a empresa não precise dominar os mais variados tipos de CLPs de todas as suas usinas para inserir uma nova automação. Os principais ganhos são:

• Aumento da segurança operacional
• Ação imediata em eventos críticos
• Segurança em falhas de comunicação
• Aumento da eficiência operacional
• Melhor tempo de resposta
• Estratégia operacional seguida à risca
• Estabilidade de nível
• Diminuição da carga de trabalho da operação com manobras rotineiras
• Flexibilidade para novas lógicas