DISEÑO DEL SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA “SAN FRANCISCO (Carlos Mora Carrión)”. Autor: Leonel Francisco Aleaga Loaiza - Ingeniero Electromecánico(UNL-Loja-Ecuador). Teléfonos: 593-7-2578645 E-mail:
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Asesores: MsC. Iván Pérez Carrión - Ingeniero Eléctrico - Especialista en Automatización (SERCONI-Cuba). Dr. MsC. Ángel Columbié Navarro - Ingeniero de Automatización en Procesos Metalúrgicos(ISMM-Cuba). Eléctrico(EERSSA-Ecuador). MsC. Jorge Muñoz - Ingeniero Eléctrico(EERSSA-Ecuador). Jesús Hernández –Ing. Eléctrico - Especialista en Instrumentación y Control de Procesos Industriales(FONDON-Cuba).
RESUMEN La central hidroeléctrica “San Francisco” (Carlos Mora Carrión), actualmente es una planta de generación de energía eléctrica que aprovecha el caudal de agua y un desnivel para dicho proceso. El objetivo de este trabajo de investigación es mejorar el nivel de operación de dicha central con el objetivo de bajar los costos de operación y mantenimiento que a la larga crea un fondo considerable que puede ser ahorrado. Esto se pretende lograr aprovechando las técnicas modernas de automatización en esta planta, se hace una propuesta de supervisión y control de la central. Primero se abarca una recopilación detallada del proceso de generación en los actuales momentos. Se propone la arquitectura de supervisión y control, tanto del nivel de campo, como del nivel intermedio o de control. Utilizando el software Scada CITECT se diseñó el sistema supervisor de la central, en donde gracias a las herramientas de configuración y programación se pudo lograr construir herramientas para la supervisión como son; pantallas, funciones, funciones, animaciones y registros. Se hace una simulación del proceso de supervisión en dos situaciones; la primera simulación se la hace utilizando variables que se encuentran almacenadas en el disco duro de la computadora (virtual), y la segunda se la hace en SERCONI (Empresa de Servicios Informáticos y Automatización de la Unión del Níquel -Cuba)utilizando dispositivos reales, tales como un autómata programable, esto con el objetivo de confirmar la validez del proyecto elaborado.
efectos de disminuir costos de operación, de mantenimiento de dicha planta. Se propone una arquitectura completa de automatización con sus tres niveles, una descripción de cada uno de estos niveles y posteriormente se muestra una simulación de una posible configuración real de la interfase hombre máquina que se emplea en estos casos (Software de Supervisión). Esta simulación se ha logrado realizar simulando todas las variables directamente desde el programa de supervisión y en una segunda variante leyendo y escribiendo datos en dispositivos externos tales como autómatas programables (PLC).
INTRODUCCIÓN. La automatización de sistemas eléctricos es, al igual que la instrumentación de proceso una necesidad que influye de una forma positiva en la eficiencia, calidad y confiabilidad en las operaciones de mantenimiento de todos los dispositivos que intervienen en la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica de una central. Proponemos mediante este trabajo la necesidad de mejorar la labor de operación de la Central Hidroeléctrica Hidroeléctrica “San Francisco” haciendo uso de estas tecnologías de avanzada del campo de la automatización con
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SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL. La razón por la que se pretende realizar este proyecto es por las amplias posibilidades que ofrecen los sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), y la gran demanda que en el mercado automático, informático, electromecánico, electrónico, y de telecomunicaciones están tomando. Además el estudio del monitoreo y/o control automático computarizado del la central; ahorrará recursos a la Empresa, además que este trabajo de investigación abre grandes puertas al conocimiento de la comunidad científica, técnica e industrial de la ciudad y provincia de Loja y el país. En los actuales momentos la central hidroeléctrica “San Francisco” tiene más de 50 años de explotación con el mismo sistema de medición, control y protecciones electromecánicas de entonces, la cual requiere de mejoras mediante la modernización de los sistemas y es la razón fundamental de nuestra propuesta. PROPUESTA DE LA ARQUITECTURA. Para lograr la automatización completa de la central proponemos una arquitectura del sistema de supervisión y control que incluye los tres niveles básicos, la instrumentación de campo, los dispositivos del nivel intermedio o de control y la interfase HMI que emplea el software SCADA Citect. Como se puede apreciar se emplea la tecnología 4-20mA y arquitectura descentralizada a través de módulos de expansión remoto. En la figura se observa observa que como parte parte del hardware una red maestro/esclavo entre un PLC LC 700 de la firma Smar y varios relés digitales y de medición Multilin comunicados mediante una red de campo RS485 y protocolo de comunicación ModBus RTU. La supervisión desde el elemento superior se realiza por comunicación directa RS232 entre el autómata y el PLC en un
intercambio de datos punto a punto. Cómo elementos de software se emplean en esta arquitectura, en primer lugar el software SCADA Citect, y de forma paralela y simultánea los software de programación del PLC LC-700 CONF700, los software de configuración de cada relé digital, los sistemas operativos, etc. La computadora destinada a la supervisión (Nivel superior) forma parte de una red LAN estándar y en la cual se pueden considerar otros posibles clientes que requieran de acceder a los datos generados y procesador por dicha arquitectura. Los tres niveles que conforman esta arquitectura son: 1 Instrumentación Instrumenta ción de campo. 2 Nivel intermedio o de control y procesamiento 3 Nivel supervisor (Interfase HMI) Por su importancia y diversidad describiremos a continuación cada uno en tópicos por separado SELECCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE CAMPO. Temperatura en cojinetes. De acuerdo a los parámetros descritos anteriormente se escogió el medidor de temperatura Modelo TR201 de WIKA. Medidores de presión a entrada de la turbina. Se necesita un medidor de presión para agua sin tratamiento previo, que esté en el rango de acción entre los 300 psi, diámetro de conexión de ½ -14 NPT. El que más se ajusta a nuestras necesidades es el LD291M de Smar. Medidores de caudal a entrada de la turbina. Se utilizará un medidor de flujo con el principio de Tubo de Annubar, y se necesitará un transmisor de presión diferencial para llevar la señal al PLC. Se escogerá dos tubos de Annubar para tuberías de turbina 1 y 2 de 300 mm de diámetro, y uno de 700 mm de diámetro para turbina 3. el proveedor es OMEGA. El transmisor de presión diferencial para los tres tubos ser el LD301D+Manifold LD301D+Manifold de Smar. Medidores de Nivel de Agua en cámara de carga. El medidor de nivel de agua que se ha elegido es el que utiliza la tecnología de ultrasonido, ya que es él más conveniente por efectos de montaje costos de mantenimiento y accesorios, y a su vida útil ya que no tiene contacto con el medio a medir. •
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Modelo ultrasónico, modelo estándar, con suministro de poder a 110 V AC, sin sensor de temperatura. Sensores de posición de compuertas de canal abierto. Se ha elegido el sensor de señal continua que es un sensor de proximidad por ultrasonido de la firma PEPPERL FUCHL, el rango es de 0.200 a 2.00 m. La salida es de 4 a 20 mA, conexión a dos hilos. Sensor de velocidad angular en el eje del grupo de generación. Para este caso se utilizará un sensor de velocidad de proximidad inductiva o sensor de efecto Hall, cerca del eje , que irá instalado en el eje del grupo generador. El SR489 proporciona tensión de 24 Vdc para el sensor. La salida del sensor envía un pulso a una entrada digital seleccionable que ha sido configurada como tacómetro. Sensor de temperatura en estatores de generadores. La medición de la temperatura en el estator de los generadores se la hará con termo-resistencias PT100 de Wika, de 100 mm de longitud de inmersión, proceso de conexión compression fitting.
la bocatoma con sistema redundante para mas seguridad. Teniendo en cuenta las necesidades de protección en algunos de los equipos tecnológicos y todos los elementos anteriores se llegó a la selección del equipamiento que se muestra en el tópico siguiente. Por las necesidades presentadas en la planta de generación, se seleccionaron unidades de procesamiento que constituyen relés de protección digital para el caso fundamental de monitoreo, control y protección de los generadores eléctricos, y unidades de solo medición eléctrica, así también como temperaturas en cojinetes utilizando RTDs. El resultado de esta selección se corresponderá directamente con las necesidades de monitoreo de las variables expuestas en las tablas de variables. Hacemos la propuesta de monitoreo y protección digital para los generadores mediante reles MULTILIN de la General Electric del modelo 489. La selección de este equipamiento partió de las variables seleccionadas y para ellos se realizó un estudio de los equipos de diferentes firmas con posibilidad de brindar las prestaciones exigidas y en un proceso discriminatorio donde se tuvo en cuenta aspectos tales como: De acuerdo a selección de variables y a la agrupación de las mismas que se ha realizado se propone los siguientes dispositivos de campo. Fueron seleccionados los equipos que a continuación relacionamos. RELÉ DIGITAL RS489 MULTILIN PARA GENERADORES. PLC LC700 de Smar. Smar. Elemento de protección y medición PQM RELÉ DE SINCRONIZACIÓN AUTOMÁTICO DIGITAL MLJ.
NIVEL DE INTERMEDIO O DE CONTROL(PLC Y RELES). En este nivel se concentran la red ModBus RS485 para la comunicación de los 3 relés SR 489, la unidad PQM, y los relés de sincronización con el autómata programable (PLC). El autómata programable tendrá un módulo remoto de comunicación para controlar y monitorear las variables que se encuentran en la parte superior de la central (inicio del salto), por lo tanto el tipo comunicación del módulo remoto y la CPU del PLC se la hará con interfases RIOS. Los módulos de I/O que se encuentran en la CPU como en el módulo de comunicación remota cuentan con la tecnología de comunicación a 4 a 20 mA, es por eso que los instrumentos que se comunican por medio del PLC a la computadora tienen ese tipo de comunicación. Las variables que se encuentran en la toma del río San Francisco serán controladas por medio de comunicación 4 a 20 mA para lo cual se necesitan disponer un recorrido de 4 Km. de cableado hasta
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Selección de la comunicación. Una vez definida la conexión física para poder transferir información entre los dispositivos o sistemas debe existir un formato para los datos y una estrategia de sincronización de como se envía y hacen la recepción de los mensajes, incluyendo la detección y corrección de los errores. En un enlace de datos se presentan bloques que cumplen diferentes funciones.
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En esta arquitectura se emplean las redes de campo sobre RS485 con protocolo ModBus RTU y por el nivel superior para la comunicación con el PLC, la comunicación punto a punto RS232 y al mismo tiempo la comunicación por Ethernet para llevar a que la PC forme parte de una red LAN con protocolo TCP/IP. La comunicación con el PC Server Industrial (PC de supervisión), se comunicará con el PLC, vía RS232, por un puerto serial, la comunicación de los relés Multilin irá a través del PLC por medio de ModBus RS485, en donde el PLC será el Master y los dispositivos Slave, también se unirán a esta red la Unidad de medición y protección PQM y los relés de sincronización automáticos MLJ. Los demás dispositivos de medición y control irán directamente a las entradas y salidas del PLC con tecnología de 4 a 20 mA. Para control y medición de los dispositivos de campo que se encuentran en la parte superior de la central hidroeléctrica se propone un módulo descentralizado del PLC por medio del tipo de comunicación RIOS. Aquí se controlará y tomará medidas por medio de tecnología 4 a 20 mA al igual que en la casa de máquinas y a 4 Km. de ahí en la Bocatoma San Francisco.
Listado del equipamiento de la red. Reportes instantáneos de los principales parámetros en hoja de cálculo. Simulación del proceso. Existen varios grupos de variables en el proyecto de tesis de la Central Hidroeléctrica San Francisco que son almacenadas en bases de datos independientes: Proceso, control de estado, setpoint, acumulación de valores, valor total, registradores. En total son 191 variables que se almacenan en memoria para la supervisión en modo virtual. • •
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OPCIONES DE VISUALIZACIÓN. Se agrupan todas las pantallas de la red y las funciones permitidas por los iconos funcionales de dichas pantallas. Dentro de la visualización se contemplan todas las pantallas de mímicos y valores literales de los diferentes grupos de generación. Iconos funcionales de las pantallas del sistema supervisor. Todas las pantallas literales, diagramas mímicos, de proceso y registros de tendencias ampliados cuentan con un considerable número de funciones que les permiten tener un alto control en las secuencias y pasos directos del programa CITECT. Estas funciones están representadas por símbolos animados. Seleccionar pantallas. Esta opción muestra una lista de todas las pantallas activas del proyecto. Cuando se elige una pantalla esta se muestra activa inmediatamente. Este botón selecciona cualquier pantalla de CITECT que constituye una página independiente, con un nombre y una configuración independiente. Pueden ser seleccionadas las páginas existentes en el proyecto Este es el botón propio de las pantallas de alarmas. Esta presente en todas las pantallas propias del sistema supervisor. Funciones activadas por símbolos animados. Existe un reducido grupo de símbolos animados (4 en total) que están presentes en todas las pantallas de la red monitoreo, los cuales poseen dos funciones específicas. 1. Mostrar en forma animada un estado o comportamiento.
HERRAMIENTAS ESTRUCTURALES DEL SISTEMA DE SUPERVISIÓN. Aquí se define las características propias del sistema de monitoreo, la naturaleza de las herramientas estructurales son resultado del diseño que se ha hecho en el desarrollo de la misma. Dentro de estas herramientas tenemos: tenemos: Visualización de todos los parámetros del sistema. Programación. Registros de tendencias de las variables (Históricos). Diagramas unifilares en formas de mímicos animados. Diagramas de proceso de generación en formas de mímicos animados. Mantenimiento y diagnóstico. Acciones de control manual de los interruptores. Acciones de control manual de las compuertas de canal abierto. •
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2. Ir por vía directa a la pantalla que resume este estado o comportamiento. comportamiento. Indicación de alarmas activas. Este símbolo animado presenta dos estados. Cuando tiene la forma mostrada esta indicando que ninguna variable en las alarmas ha sobrepasado su valor de ajuste, cuando este valor de ajuste ha sido superado por un valor real de la variable, el símbolo cambia de color y amarillo alternando con pequeños giros. Seleccionando esta figura con el mouse se va a la página de reconocimiento de las alarmas de la misma forma que lo hace el botón. Problemas con el Hardware. Es un símbolo referido al al estado del hardware, hardware, cualquier error detectado en el funcionamiento del hardware hace que este altere su color entre rojo y amarillo. Si se posiciona el mouse sobre él se va directamente a la pantalla de hardware de la misma forma que lo hace el botón. Grupo de alarmas activas. Este símbolo animado cambia de color cuando está activada un grupo de alarmas. Hace además un acceso directo a la pantalla del sumario de las alarmas. Activar / desactivar comentarios. Mediante esta figura animada se activan y desactivan los carteles que muestran el estado de los comentarios de cada botón, variable o símbolo. Este cambia de coloración cuando está activado. Sumario de alarmas. En esta opción se hace un sumario de las alarmas que fueron activadas y se dan algunas informaciones referentes a su estado. Esta presente en todas las pantallas del sistema y tiene gran similitud con la pantalla de alarmas. Pantalla de alarmas. Muestra la pantalla del estado de las alarmas que fueron activadas producto a una desviación del valor de la(s) variable(s). Se emplea fundamentalmente para mostrar el registro de las alarmas que fueron y están activadas y fundamentalmente para el reconocimiento de las mismas.
Estado del hardware. Esta pantalla muestra un resumen de los problemas que pueden ser presentados por desperfectos del hardware, que pueden afectar el funcionamiento funcionamiento del programa SCADA.
PROCESO DE SUPERVISIÓN. El desarrollo de la configuración de la supervisión de la Central Hidroeléctrica “San Francisco”, fue encaminada a cubrir las necesidades del personal de operación de dicha central, se encuentra de una forma bien distribuida, de tal forma que el usuario de este sistema tenga la mayor facilidad de visualización y control manual de los componentes que conforman la central. PANTALLA DE INICIO DE LA SUPERVISIÓN. El proceso de supervisión empieza con la pantalla general del sistema supervisor, en donde se expone una fotografía frontal de la central con el nombre de la misma y en la parte inferior se han dispuesto iconos de acceso a diferentes pantallas. Los cuales conforman una de las herramientas de acceso fundamentales en el proceso de supervisión.
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Este botón concede acceso al usuario en la cual se introducen el nombre y la palabra clave que le permitirá los correspondientes accesos a las opciones del programa del sistema supervisor, solo si el acceso fue concedido se tendrá acceso a la aplicación que se quiere activar. PROGRAMACIÓN DE FUNCIONES. Se ha desarrollado funciones de protección de distintos procesos, gracias a la ayuda del editor Cicode Editor de Citect, con un lenguaje de Para mayor compresión se describen programación propio de Citect, esto cuando las puntualmente las acciones que nos proporcionan herramientas gráficas de programación no nos cada uno de los símbolos que forman las permiten. Por ejemplo para el caso de diferentes pantallas de la supervisión. Llámese protecciones eléctricas de un generador, la símbolo a cualquier botón, imagen o valor de una función queda de la siguiente manera: variable. Botón que activa la mini pantalla de utilitarios Mensajes en pantalla. Se han programado funciones que activan Con esta pantalla se podrá a acceder a mensajes en pantalla, de tal manera que no utilitarios que puedan ser necesarios por el dejarán de aparecerse mientras no se corrija el usuario, tiene un privilegios de acceso para las valor de la variables que esta provocando aquel. herramientas de administración, así también para Salir del sistema, pantalla o subpantalla. las de operación que en ellas se encuentran, se Este solo podrá ser permitido si se muestra la fecha y hora actual. Estas son: dispone del acceso requerido para que este De administración comando sea activado, es común para todas las Display Citect Kernel, que es la opción pantallas. para revisar el estado del proceso de supervisión. Pantalla de mantenimiento. Registro continuo de accesos al sistema. En esta pantalla se muestran parámetros Que registra en un archivo *.txt los accesos y de operación del grupo de generación. En total salidas de los usurarios del sistema. son tres pantallas, que corresponden a una por Explorador de Windows. Que nos permite grupo de generación. explorar con la herramienta de exploración del Pantalla de registro de eventos sistema operativo. En la pantalla literal de cada grupo de Citect Explorer. Explorer. Este nos nos da acceso al explorador de Citect, que nos permite leer, editar generación sea que se encuentre en la eléctrica y ejecutar proyectos almacenados en la como en la de proceso se encuentra esta opción de registrar en un archivo *.txt, los eventos que se aplicación. Shutdown Citect. Es la opción que cierra han suscitado durante el proceso, donde se detalla el último disparo del generador trabajando, el programa ejecutable de supervisión. se expone la causa y el valor de las principales De operación variables que intervienen en el proceso. Existen Archivo *.txt para reportes del operador. Calculadora, de la herramienta del tres pantallas, que corresponden a una por grupo de generación. sistema operativo. Reporte en hoja de cálculo Excel de los Comentarios Es lo referido al cartel de comentario que se principales parámetros. activa cuando la tela de cursor o cursor del mouse Salir de esta pantalla. está posicionado sobre una variable, un símbolo Acceso al sistema. animado o un botón. •
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REGISTRADORES DE TENDENCIA. Registrador reducido.
esta opción solo estará disponible se el símbolo animado está activado. Pantalla Central
Este botón es propio de la pantalla de mediciones de todas las variables de la pantalla en que se este operando del generador a monitorear, desde el se activa un registro de tendencia, en una pantalla pequeña, donde se muestran las diferentes gráficas correspondientes correspondie ntes a algunas variables en particular, estas son guardadas por un período determinado, dado por el tiempo desde que se activa el programa hasta que este es cerrado por última vez. Estos registradores ocupan un pequeño espacio dentro de la pantalla de mediciones desde donde fue activado. Se ha designado un registrador de tendencia por grupo de generación, de tal manera que se pueda tener acceso a gráficas simultáneamente de los tres grupos tanto en la pantalla de proceso como en la de diagrama eléctrico. Algo particular de ellas es que si se encuentra el usuario dentro de la pantalla de mímicos eléctricos se mostrará con el botón de acceso las señales eléctricas, y si fuera el caso que se encuentre en la pantallas de proceso se mostrará con el mismo botón pero que accede a señales físicas. De estas son tres pantallas, que corresponden a una por grupo de generación. Registrador Ampliado.
Este botón está presente en todas las pantallas, tanto en las literales como en las de mímicos, desde él se accede a la pantalla central del sistema supervisor de la central (también con F10), en la cual se tienen los accesos directos a las diferentes partes de la configuración de la red de monitoreo, es común para todas las pantallas. Pantallas literales de los relés y PLC. En la configuración del programa se tienen diversas pantallas de valores literales que nos muestran el valor instantáneo de las variables, incluido también el estado de las protecciones eléctricas. Este botón se encuentra debajo de cada generador en el caso del diagrama eléctrico, e indica el valor del grupo, de tal manera que se pueden tener abiertas tres ventanas de los tres grupos al mismo tiempo, ya que el tamaño de cada una lo permite. Aquí se presentan el valor medido de las variables, y algunas que se generan a partir de cálculo, así como los datos del último disparo ocurrido producto del control del relé SR489, valores de variables físicas de temperatura en cojinetes, presión a entrada de la turbina y caudal, mediciones que provienen del PLC, se adjunta el estado de las protecciones: 50 (Sobre corriente instantánea producto de CC), 51(sobre corriente de tiempo inverso ANSI), 27(protección de baja tensión en el estator),59(protección de alta tensión en el estator),81(baja o alta frecuencia de salida en el generador),12(protección de sobre velocidad del generador) ocupa un pequeño espacio dentro de la pantalla de mediciones en la que fue activado. Son en total tres pantallas, que corresponden a una por grupo de generación.
En este caso el botón activa el registrador que tiene las mismas peculiaridades que el anterior, solo se emplea cuando el número de las variables que se quieren registrar es mayor de 8, sus gráficos no necesariamente son iguales que las del caso del registrador anterior. Se caracteriza por ocupar toda la pantalla del monitor. OPCIONES EN LA HERRAMIENTA DE CONTROL. Se consideran acciones de control a las señales de mando enviadas desde el CITECT (sistema supervisor) a los dispositivos de campo por vía remota usando el bus de comunicaciones serie. Dentro de estas señales se agrupan: Abrir / Cerrar un interruptor. Esta opción solo estará disponible si se dispone del acceso requerido a las funciones de control remoto de los interruptores. Presionando las teclas abrir y cerrar se abre o cierra el interruptor 7
desde la PC SCADA. Los lights en la parte superior indican el estado actual del interruptor, en la figura indica que el interruptor está cerrado (izquierda rojo derecha negro). La indicación del interruptor cerrado muestra rojo izquierda y negro derecha, en caso contrario se indica que el interruptor está abierto si a la izquierda está negro y verde derecha, estas indicaciones deben coincidir con las efectuadas por el color del símbolo del interruptor(52) en el diagrama eléctrico. Abrir / Cerrar compuerta. Solo estará disponible si se dispone del acceso requerido. Presionando las teclas de arriba se visualizará el texto “Abriendo”, y la compuerta subirá paulatinamente. Cuando se presiona la que está en la parte inferior se visualizará el texto ”Cerrando” y al contrario de lo anterior la compuerta se irá cerrando paulatinamente. El la parte superior se muestra el porcentaje de apertura de la compuerta de canal abierto. Abrir / Cerrar reconectador Zamora. Para el control de el interruptor general de la central se dispone un acceso remoto de conexión / desconexión, para efectuar dicha acción se debe contar con el acceso correspondiente en la pantalla de accesos. Pantalla de mímicos global. Esta es la pantalla que más nos brinda una visión integral de cómo está conformado el sistema de hidrogeneración, aquí se puede tener acceso a parámetros de proceso de todos los componentes, componentes, así como porcentaje de apertura de las compuertas en el canal abierto, estado de las chimeneas de equilibrio, presión en tuberías, caudal en tuberías, potencia activa e intensidad de corriente en cada grupo, estado de protecciones y parámetros reales, acceso a simulación de valores de variables, gráficas de tendencia, botones de activación y desactivación de protecciones tanto de los tres grupos o individualmente.
Pantalla de diagramas de proceso de grupos de generación. Cualquiera de estos botones activan las pantallas donde se describe el proceso de cada grupo de generación, en la grafica aquí presentada se muestra el diagrama de proceso del grupo de generación 1, en donde se encuentra esquematizado la turbina, el generador y la excitatriz, inyectores en el caso de grupos 1 y 2, y válvula en el caso del grupo 3, dando un lugar para representar también los rodamientos (C1, C2, C3...etc).
Panel de alarmas físicas. También en el extremo superior derecho se diseño un tablero de alarmas visibles, que ponen en manifiesto el estado de las alarmas para los distintos parámetros físicos del generador en proceso. Se clasificó en cuatro alarmas por parámetro; limite inferior, limite superior, límite crítico y disparo del interruptor del generador. Pantalla del Diagrama Unifilar Eléctrico de la Central de Generación. Se construyó una pantalla en donde se describe el diagrama unifilar de los generadores a supervisarse, incluyendo los dispositivos de campo. Este botón activa la pantalla donde se
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describe el diagrama eléctrico unifilar de los tres grupos donde se encuentra incluido: el generador, la excitatriz, el regulador de voltaje que alimenta la excitatriz, el transformador, el relé SR489, sincronizador automático(25), los interruptores principales de cada grupo de generación (52), TCs y TPs que forman y formarán parte del sistema.
esto de forma que que labore de de una forma más más eficiente ya que cuenta con un volumen grande de información para actuar sobre situaciones anormales que puedan atentar primero contra el ser humano, el medio ambiente y la planta. La implementación de este proyecto ayudará a la protección del ecosistema ya que propone operaciones automáticas que anulan fuertemente operaciones inadecuadas que pueden atentar contra el medio ambiente. Este al supervisar y controlar el flujo de agua en los canales abiertos, combate posibles derrumbos por desbordamiento de los canales. CONCLUSIONES: Se concluye que este trabajo logra todos los objetivos propuestos, ya que se desarrolló una red de supervisión y control de la generación de energía eléctrica con estructura abierta, que nos brinda las opciones básicas de estos tipos de redes. En el desarrollo de este trabajo se consiguió lograr: - Hacer un levantamiento del sistema hidrogenerador de la planta, en el cual se pudo percatar del mal uso de misma, causado por las deficientes condiciones en las que se encuentra operando, a la vez que no cuenta con un sistema de control y medición adecuando de las principales parámetros. - Se creó la base de datos producto del levantamiento del sistema hidrogenerador. - Se propuso una metodología para la selección del equipamiento de campo. - Se procedió de forma adecuada el trabajo de proponer el sistema de supervisión de la central en la cual se realizaron las siguientes actividades: - Se realizó la etapa de diagnóstico y se fijaron los resultados. - Se seleccionó todo el equipamiento de campo. - Se definió la estructura topológica de la supervisión. - Se seleccionó el programa de configuración a utilizar. - Se dispuso del programa de configuración CITECT de todas las herramientas y opciones que se requieren para configurar la supervisión y control de sistemas hidrogeneradores, la metodología planteada en la configuración del proyecto.
SIMULACIÓN. Hemos desarrollado dos tipos de simulación; la primera es un tipo de simulación que se efectúa en la computadora sin necesidad de tener instalados dispositivos externos . Esta en sí abarca todas las variables que intervienen en la central hidroeléctrica, debido a que todas se encuentran en memoria del disco duro en una carpeta de Citect (Tags) de la computadora a utilizar. El segundo tipo de simulación se lo desarrolló en la Empresa de Servicios Informáticos y Automatización de la Unión del Níquel (SERCONI - CUBA)con dispositivos de campo como un autómata programable Moeller PS4-200, se simuló la señal de entrada dentro de un rango de los 4 a 20 mA con una unidad UPS (calibrador de lazo) o fuente de alimentación en los dispositivos de campo que nos permitió crear distintos eventos en el sistema supervisor (SCADA). IMPACTO AMBIENTAL Este proyecto no producirá ningún impacto negativo al medio ambiente por la razón de que en ningún momento se realiza operaciones que incidan considerablemente sobre este. Al contrario este proyecto ayuda grandemente a incrementar la cultura tecnológica que fomenta una mejor preparación al personal de operación,
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- Se configuró el sistema supervisor, con herramientas y funciones que cubren las necesidades del personal de operación de la central. - Se simuló el sistema de supervisión y control en forma virtual o en computadora con fines de probar y demostrar que el supervisor funciona correctamente correctament e de acuerdo a lo esperado. - Se simuló el sistema de supervisión y control en forma real con dispositivos reales utilizando una arquitectura básica para efectos de probar y demostrar que el supervisor funciona y se comunica con los dispositivos de campo correctamente de acuerdo lo que se esperaba. RECOMENDACIONES: •
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Emplear métodos estadísticos y económicos para la evaluación y control de la energía, una vez que se haya alcanzado la implementación del sistema de supervisión y control de la central. Crear planes de mantenimiento programado, real y post-operativo con este sistema. Estudiar la influencia en el trabajo sostenido del sistema de supervisión y control de la central en los gastos de operación, mantenimiento, gestión, etc. Hacer el estudio de implementación de un controlador automático de velocidad para las turbinas, que brinde posibilidades eficientes de supervisar y controlarlo por medio de un SCADA, para ello se plantea a manera de recomendación el estudio del controlador para turbinas de la General Electric TC100. La central con la implantación de este proyecto, puede en el futuro trabajar en conjunto con un Centro de Control de la EERSSA en la ciudad de Loja, y con el centro de Control de Energía CENACE ubicado en la ciudad de Quito.
REFERENCIAS. 1. ELECTRIC GENERAL (EEUU). Catálogo General. Dispositivos Digitales MULTILIN. General Electric Company 2002. 2. Pérez Carrión Iván. “Sistema de Monitoreo Control y Protección de Sistemas de Suministro Eléctrico Industrial (SIMCPE)”. Tesis de Maestría. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Texto I, UCLV. 1997_98. 10
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