Echoenergia

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parques eólicos

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aerogeradores

Conta com o SCADA e busca ser uma das maiores e mais eficientes geradoras de energia eólica do país.

“Com apenas uma plataforma,
controlamos as usinas, gerando mais economia”


Desafio

A Echoenergia é uma empresa que desenvolve, implementa e opera projetos de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis. Fundada no início de 2017, a empresa tem sede administrativa em São Paulo e atividades operacionais distribuídas nos estados de Pernambuco, Ceará, Rio Grande do Norte e Bahia. Os projetos da empresa somam 1.005MW operacionais e 206MW em construção. Com o objetivo de monitorar e operar o seu portfólio formado por cerca de 400 aerogeradores, a empresa implantou um centro de operação da geração (COG) em sua sede e contratou a Energia Automação para implantar o sistema SCADA.

Sabendo que o objetivo da Echoenergia é ser uma das maiores e a mais eficiente geradora de energia eólica do país, o nosso grande desafio foi implantar uma solução capaz de garantir agilidade na tomada de decisão, segurança e alta performance da geração de energia.

Solução

A fim de superar este desafio implantamos nossa solução SCADA no COG, a qual consiste em um conjunto de plugins desenvolvidos sobre o software Elipse Power com inúmeras funcionalidades para uma operação eficiente, consciente e segura.

A arquitetura escolhida para hospedar o sistema foi projetada para garantir alta disponibilidade: O servidor SCADA foi instalado em dois servidores virtuais, um com tecnologia VMWARE localizado em um Datacenter, no mesmo local do COG, e outro, hospedado na nuvem da Amazon Web Services. Os dois servidores funcionam em contingência (Hot-StandBy), ou seja, caso o servidor ativo apresente alguma falha, o servidor em estado de espera assume o processamento das informações, evitando paradas no sistema. Este par de servidores realiza a comunicação com os módulos Gateways dos complexos eólicos através de protocolo IEC 60870-5-104, escolhido por prover uma melhor compactação na troca de mensagens via link de dados. O COG conta com três estações de operação equipadas com 2 monitores e um videowall, composto por 10 monitores Full HD para otimizar a supervisão dos complexos. As três estações de operação também são virtuais, mitigando assim possíveis falhas locais e, consequentemente, aumentando o índice de confiabilidade do ambiente com um todo.

O nosso SCADA foi projetado com foco no usuário, com o objetivo de lhe oferecer a melhor usabilidade, segundo as definições estabelecidas pela norma NBR ISO 9241-11. Uma das características do SCADA capaz de exemplificar este conceito é o seu Dashboard principal, o qual possibilita o monitoramento de todos os empreendimentos eólicos da Echoenergia através de uma única tela, recurso vital para que os operadores tenham uma visão macro do funcionamento de todo portfólio da empresa. A interface exibe as principais informações dos complexos, como: potência ativa vs capacidade instalada, potência reativa, velocidade do vento, quantidade de aerogeradores produzindo e disponíveis. A representação dos parques eólicos que compõem cada complexo é feita por bargraphs dispostos lado a lado, o que facilita a comparação da produção de cada usina pelos operadores.

A ocorrência de qualquer anormalidade, seja nos parques eólicos ou no BOP elétrico (nome dado ao conjunto formado pela subestação coletora e bay de conexão), também é sinalizada no Dashboard principal, com três níveis de severidade representados por diferentes cores: Vermelho indica severidade Alta, Laranja indica severidade Média e Amarelo indica severidade Baixa.

Simplesmente olhando para o Dashboard principal, os operadores conseguem monitorar as condições de produção de todos os ativos da empresa, sem a necessidade de trocas de janelas. Esta característica torna o processo de operação mais eficiente, o que aumenta a agilidade na tomada de decisões e a performance da geração de energia, como é o desejo da Echoenergia.

As telas do nosso SCADA foram construídas seguindo a metodologia de Alta Performance Visual (High Performance) para aumentar a consciência situacional dos operadores. A tela do complexo eólico mostra o processo de geração de energia, desde os aerogeradores, passando pela subestação coletora e chegando até o bay de conexão. Ao apresentar o circuito completo por meio de uma única tela, o SCADA propicia que os operadores monitorem a situação do empreendimento como um todo, o que lhes possibilita tomarem melhores decisões. Além disso, a interface minimalista destaca apenas aquilo que demanda atenção dos operadores: Os aerogeradores indisponíveis ficam na cor laranja, enquanto os disponíveis (parados por falta de vento) na cor azul, por exemplo.

O SCADA é capaz de monitorar e controlar aerogeradores independentemente dos seus fabricantes. A interface é padronizada e apresenta as principais informações de produção de uma turbina eólica, como: potência ativa vs potência nominal, potência reativa, velocidade do vento, fator de potência, fator de capacidade. O estado do aerogerador é mostrado juntamente com sua velocidade de rotação (rpm). O funcionamento do sistema de Yaw também pode ser supervisionado através de uma interface que indica a posição da nacele em relação à direção do vento. Os operadores têm autonomia para enviar ordens para ligar ou desligar as máquinas.

A disposição geográfica de cada aerogerador é apresentada juntamente com os seus principais indicadores de produção, permitindo identificar, de maneira rápida e fácil, a correlação existente entre sua geração e localidade. Caso um aerogerador apresente problemas, o objeto que o representa no mapa aparecerá destacado. Esta sinalização permite que os operadores saibam para onde devem enviar as equipes de manutenção após a ocorrência, a fim de repararem o equipamento ou realizarem uma assistência técnica preventiva.

Preocupados com a segurança cibernética, o nosso SCADA possui funcionalidades que respeitam as disposições da norma IEC-62443. Existe um controle de acesso, o qual permite que apenas pessoas autorizadas acessem as telas do SCADA. Há também um recurso para controle de operação, o qual possibilita que apenas pessoas com determinado nível de acesso enviem comandos aos ativos eólicos. Adicionalmente, a nuvem da AWS oferece um serviço que respeita altos padrões internacionais de segurança e implementa recursos de criptografia que protege os dados da Echoenergia contra ataques cibernéticos.

De forma complementar ao SCADA, com o objetivo de gravar os dados do processo da geração, o Elipse Plant Manager (EPM) foi instalado em outro servidor, também na nuvem da Amazon Web Services. As informações geradas pelo software são armazenadas em um banco de dados SQL Server que roda diretamente sob a plataforma de banco de dados relacional, como o RDS da AMAZON. Assim, disponibiliza maior flexibilidade de crescimento, gestão, redundância e desempenho.

Resultados

Confira os principais benefícios disponibilizados pela solução SCADA da Energia Automação à Echoenergia:

  • Monitoramento: através de drivers nativos do Elipse Power, o sistema se comunica diretamente com os IEDs e servidores OPC, permitindo, ao Centro de Operações, acessar grandezas do BOP elétrico e dos parques eólicos em tempo real.
  • Interoperabilidade: ao estabelecer a comunicação com IEDs e servidores OPC, independente dos fabricantes, o SCADA permite realizar a operação e análise contextualizada dos aerogeradores de diferentes modelos e fornecedores. Além disso, a integração do BOP elétrico ao sistema permitiu que sua operação fosse realizada juntamente com os parques eólicos por uma interface única.
  • Consciência operacional: construído sob conceitos de Alta Performance Visual, o SCADA apresenta recursos específicos para sistemas eólicos que permitem construir telas cujo foco principal é a consciência operacional da situação das turbinas eólicas e parques dos complexos.
  • Auditoria: ao receber informações eólicas e elétricas em tempo real e armazená-las em banco de dados, a solução permite que a Echoenergia realize auditoria das informações de seus parques e subestações através de telas, gráficos e relatórios.
  • Personalização: como é formado por um conjunto de plugins desenvolvidos sobre o software Elipse Power, as telas do SCADA receberam customizações de acordo com a necessidade da Echoenergia.
  • Melhoria dos indicadores financeiros: ao transformar dados em informações, o sistema agrega melhorias nos indicadores financeiros dos empreendimentos, permitindo, por exemplo, que a Echoenergia diminua multas por indisponibilidade de aerogeradores.