TRANSMISSÃO DE DADOS DE PARQUE GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA EM TEMPO REAL PARA O ONS ATRAVÉS DE...

7/23/2019 TRANSMISSO DE DADOS DE PARQUE GERADOR DE ENERGIA ELTRICA EM TEMPO REAL PARA O ONS ATRAVS DE

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FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI CIMATECESPECIALIZAO EM AUTOMAO CONTROLE E ROBTICA

BRENO COSTA RAMOS

TRANSMISSO DE DADOS DE PARQUE GERADOR DE ENERGIA ELTRICAEM TEMPO REAL PARA O ONS ATRAVS DE CAMINHO DEDICADO EM REDE

COORPORATIVA

Salvador2015


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BRENO COSTA RAMOS

TRANSMISSO DE DADOS DE PARQUE GERADOR DE ENERGIA ELTRICAEM TEMPO REAL PARA O ONS ATRAVS DE CAMINHO DEDICADO EM REDE

COORPORATIVA

Monografia apresentada Faculdade de TecnologiaSENAI CIMATEC como requisito parcial para a obtenodo Ttulo de Especialista em Automao Controle eRobtica.

Professor Orientador: Oberdan Rocha Pinheiro

Salvador2015


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Obs. No verso da folha de rosto dever conter a ficha catalogrfica, elaborada conforme o Cdigo deCatalogao Anglo-Americano vigente. Para elaborao desta, os alunos devem recorrer a um

profissional Bibliotecrio.

Ramos, Breno Costa

Transmisso de dados de parque gerador de energia eltrica emtempo real para o ons atravs de caminho dedicado em redecoorporativa / Breno Costa Ramos Salvador: 2015.

54 f. il.Monografia (Ps-graduao) Curso de Especializao emAutomao, Controle e Robtica, Faculdade de Tecnologia SENAICimatec, 2015.

Orientador: Prof. Oberdan Rocha Pinheiro.

1. ONS 2. Telesuperviso 3. Gerao de Energia 4. Gateway I.Ramos, Breno Costa. II. Faculdade de Tecnologia SENAI Cimatec

CDD: XXX.X


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Dedico esta monografia minha famlia que a base para minha busca continua por

melhoria como ser humano e profissional


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AGRADECIMENTOS

Aos professores Srgio Torres S Barretto e Jos Wilson So Thiago, grandes incentivadores eparceiros de pesquisa que deram apoio construo e melhoria deste trabalho.

Aos colegas Alexandre Ribeiro, Jos Marcelo de Assis Santos, Daniel de Moura Costa e Marlou ReisSilva, que trabalharam ao meu lado para transformar a teoria em tecnologia.

A todos os colegas da ps-graduao, pelo incentivo e ajuda em tpicos relacionados a este trabalho.


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RESUMO

Este trabalho trata da pesquisa, modelagem e desenvolvimento de uma

infraestrutura de aquisio e transmisso de dados para a superviso em tempo

real do Operador Nacional do Sistema Eltrico (ONS).

O projeto consiste na configurao de Gatewayse rede para permitir a conexo e

transmisso segura de dados de gerao e transmisso em um parque gerador de

energia para a operao em tempo real por parte do centro de controle regional do

ONS.

Neste trabalho so apresentados todos os passos para a configurao dessa

arquitetura de transmisso de dados, comeando por uma explicao sobre osistema integrado nacional e a necessidade de superviso em tempo real. Em

seguida citada a teoria sobre redes coorporativas, redes de automao e

gateways de comunicao, detalhando o funcionamento de componentes

importantes da arquitetura. Expe na sequncia a organizao dos elementos, e a

modelagem. Exibe tambm o processo de implantao detalhando as ferramentas

utilizadas e a implementao da comunicao e ao fim do processo a discusso de

resultados.

Palavras-chave: ONS, Telesuperviso, Gerao de Energia, Gateway


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ABSTRACT

This paper deals with the research, modeling and development of an infrastructure

of acquiring and transmitting data to the real-time supervision of the National Electric

System Operator (ONS).

The project consists of gateways and network configuration to allow connection and

secure transmission data of generation and transmission in power generator

facilities for operation in real time by the regional central ONS control.

This paper presents the steps for configuring this data transmission architecture,

starting with an explanation of the national integrated system and the need for

monitoring in real time. It is then quoted the theory on corporate networks,automation networks and communication gateways, detailing operation of major

components of the architecture. Exposes following the organization of the elements,

and modeling. It also displays the deployment process detailing tools used, the

application of communication and the end of the process, the discussion of results.

Keywords: ONS, Telesupervision, Power Generation, Gateway


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SUMRIO

INTRODUO 10

2 FUNDAMENTAO TERICA 13

2.1 SISTEMA INTEGRADO NACIONAL 132.2 O ONS 15

2.3 AUTOMAO INDUSTRIAL 202.4 AUTOMAO EM GERAO DE ENERGIA 24

2.5 REDES 27

2.6 SEGURANA DA INFORMAO 30

2.7 PROTOCOLOS DE COMUNICAO EM ELTRICA 31

2.8GATEWAYS DE COMUNICAO 32

3 METODOLOGIA 34

3.1 CASO RENOVA ENERGIA 34

3.1 CASO PETROBRAS GS E ENERGIA 35

3.2 PROJETO DE COMUNCAO TRADICIONAL COM O ONS 37

3.3 PROJETO DE COMUNICAO POR MEIO COORPORATIVO 39

4 DESENVOLVIMENTO 42

4.1 ESTRUTURAO DOS GATEWAYS 42

4.1 CONFIGURAO DE REDUNDNCIAS 44

4.1 SEGREGAO DAS REDES 46

4.2 MONITORAMENTO DA CONEXO COM O ONS 49

CONSIDERAES FINAIS E RECOMENDAES 51

REFERNCIAS 53


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LISTA DE SIGLAS

Aneel - Agencia Nacional de Energia EltricaONS - Operador Nacional do Sistema Eltrico

CCEE - Cmara Comercializadora de Energia Eltrica

SIN - Sistema Integrado Nacional

CGH - Geradora Hidreltrica

CGU - Central Geradora Undi-eltrica

EOL - Central Geradora Elica

PCH - Pequena Central Hidreltrica

UFV - Central Geradora Solar Fotovoltaica

UHE - Usina Hidreltrica

UTE - Usina Termeltrica

UTN - Usina Termonuclear

UTR - Unidades Terminais Remotas

SSC - Sistemas de superviso e controle

SSCL - Sistemas de Superviso e Controle Local

SA - Sistemas de Aquisio de Dados

CD - Concentrador de Dados

CAG - enlaces diretos de dados

SAL - Sistemas de Aquisio de Dados Local

SAR - Sistemas de Aquisio de Dados Remoto

COSR - Centros Regionais de Operao do Sistema

CNOS - Centro Nacional de Operao do Sistema

CLP - Controlador Lgico Programvel

UTR - Unidades Terminais Remotas

IED - Dispositivo Eletrnico

HSRP - Hot Standby Router Protocol

NAT - Network address translation


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INTRODUO

Em um pas de dimenses continentais a busca pelo controle da qualidade na

gerao e transmisso de energia eltrica permanente. Ter o papel de gerar etransmitir energia eltrica no Brasil, o pas com o quinto maior territrio do mundo,

onde o sistema eltrico integrado nacionalmente no uma tarefa das mais fceis.

Segundo o ONS (2015) (Operador nacional do Sistema Eltrico) 98,3% do sistema

de gerao e transmisso est interligado, o restante deste percentual de sistemas

isolados principalmente na regio amaznica. Qualquer instabilidade em um dos

agentes geradores ou de transmisso pode causar o desabastecimento de energia

em todo o Pas.Vrias condies adversas j impactaram o fornecimento de energia no

Brasil, os chamados apages aconteceram em momentos diversos com impacto

em variados setores da economia. Do incio dos anos 2000 at esta data ocorreram

variados eventos, um dos principais ocorreu entre 2001 e 2002 onde por conta dos

investimentos insuficientes feitos no setor energtico nos anos anteriores, somados

falta de chuvas, o pas entrou em uma crise tendo cortar 20% do consumo de

energia eltrica, gerando punies para que no economizasse a meta estabelecida.(GLOBO, 2012)

At o presente momento o governo tenta manter o cenrio de gerao

estvel, mas mesmo assim ainda ocorrem alguns episdios inesperados. Obras de

gerao e transmisso importantes em atraso e escassez de chuvas no sul e

sudeste voltam a trazer tona a preocupao com desabastecimento. Para no

entrar em uma nova crise o governo federal concedeu incentivos construo

termoeltricas que entrariam em operao situaes emergenciais, pois geramenergia mais cara, trazendo grandes impactos economia nacional. (COSTA;

BORBA, 2014), (R7, 2014)

Com todo este cenrio de incerteza o fortalecimento das agencias de

operao e fiscalizao de agentes ligados gerao e transmisso de energia

um dos pontos chave para a estabilidade do cenrio energtico nacional. No ncleo

do SIN (Sistema Integrado Nacional) est o ONS, rgo operador que coordena toda

a atuao de agentes geradores e transmissores do pas em tempo real.


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Para integrar-se ao SIN necessrio que todos os agentes respeitem as

regras estabelecidas no documento, Procedimentos de Rede, criado e revisado pelo

ONS. O Procedimentos de Rede define que os agentes enviem um conjunto

especfico de dados em tempo real da sua estrutura de produo de energia para

um dos centros regionais de operao do ONS. (ONS 1.1,2009)

Est definido no Procedimento de Redes que a transmisso de informaes

deve ser realizada por conexo de dados redundantes dedicados, isso faz com que

uma empresa que possui vrios agentes ligados ao SIN contrate uma quantidade

grande de conexes com operadores de telecomunicaes. Alm de rede de dados

para o ONS as empresas tambm contratam conexes para dados coorporativos

que podem trafegar uma gama gigantesca de dados das mais diversas aplicaes.

Seria possvel enviar dados de gerao e transmisso de energia a partir de

mltiplos agentes para o ONS por um caminho seguro, ponto a ponto economizando

na contratao de conexes de dados? Este trabalho tem por objetivo demonstrar a

construo de uma arquitetura para disponibilizao dos dados da gerao e

transmisso de energia eltrica automaticamente e em tempo real, passando por

caminhos dedicados em meio fsico de redes coorporativas.

Para construir este trabalho necessrio conhecer o Sistema Integrado

Nacional, o seu operador e exigncias de interligao; avaliar arquiteturas de

sistemas de automao para energia eltrica, incluindo protocolos e gateways;

identificar as necessidades de telecomunicao e segurana da informao para

uma transmisso ponto e ponto segura e por fim planejar e construir uma arquitetura

segura para transmitir dados objetivando o envio correto de informaes para a

telesuperviso por parte do ONS.

A relevncia desta pesquisa no est ligada somente a economia em

contratos de redes de dados, mas tambm se justifica pelo aumento da

confiabilidade dos dados transmitidos, pois com a utilizao dos mesmos meios

fsicos de transmisso de dados a quantidade de equipamentos e conexes sendo

monitorados menor, diminuindo o trabalho de monitorao e manuteno.

A metodologia principal utilizada neste trabalho a pesquisa bsica de

levantamento terico para fundamentao do tema, com estudo de caso de duas


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empresas do ramo energtico que possuem mltiplos agentes ligados ao SIN e a

construo de uma arquitetura base aplicvel a uma situao real.

Este trabalho est dividido em cinco captulos, incluindo do primeiro captulo

de introduo. O segundo captulo, fundamentao terica, cita todas as teorias

relacionadas a tema central que a transmisso de dados para o ONS, partindo da

estrutura do sistema Integrado Nacional, passando por telecomunicao e

segurana da informao, chegando at a teoria sobre gateways de automao. O

captulo trs, metodologia, apresenta o projeto do sistema a ser implantado, primeiro

citando a tecnologia coleta de informaes da automao em seguida apresentando

a modelagem de telecomunicao utilizada e as tecnologias que podem ser

utilizadas para a monitorao do ambiente.

O captulo quatro, desenvolvimento, apresenta os detalhes da implementao

bsica da estrutura de transmisso de dados para telesuperviso. No quinto

captulo, consideraes finais e recomendaes, so expostas discusses sobre

esse tipo de arquitetura destacando as vantagens da sua utilizao.


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2 FUNDAMENTAO TERICA

Este trabalho se fundamenta na busca de uma soluo para transmisso de dados

para a telesuperviso em tempo real do ONS onde os dados trafegam por meio de

rede fsico coorporativo. Este captulo apresentar toda teoria envolvida na criao

de uma arquitetura diferenciada de transmisso de dados.

2.1 SISTEMA INTEGRADO NACIONAL

O Sistema integrado nacional (SIN) o conjunto de agentes de gerao e

transmisso de energia eltrica que esto diretamente interligados objetivando o

abastecimento de energia eltrica no pas. O SIN est subdividido em quatrograndes subsistemas, Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e Norte. Onde a maior

capacidade de gerao est ligada as usinas hidroeltricas. (ONS1.1, 2009)

Para suprir o mercado consumidor brasileiro as usinas esto distribudas doze

bacias hidrogrficas nas diferentes regies do pas. So elas, Bacia do Tocantins e

Parnaba no subsistema Norte; Bacia do So Francisco no subsistema Nordeste;

Bacia do Paranaba, Grande, Paraba do Sul, Paranapanema e Paran Tiet no

subsistema Sudeste/Centro-Oeste e Bacias do Iguau, Uruguai e Jacu nosubsistema sul. (ONS1.1, 2009)

O SIN se baseia na independncia operativa onde qualquer hidroeltrica pode baixar

a sua carga de gerao por motivos de manuteno ou disponibilidade de gua e a

carga reduzida compensada por outro agente de gerao. Para interligar todos

estes subsistemas e os seus principais demandantes de carga so utilizadas nos

ramos principais de transmisso linhas de 230, 345, 500 e 750 Kilovolts. (ONS1.1,

2009)Alm dos grandes complexos hidroeltricos o SIN tambm conta com usinas

termoeltricas, elicas, de biomassa, pequenas centrais hidroeltricas e solares. As

termoeltricas desempenham papel estratgico na segurana do SIN. Em perodos

de condies hidrolgicas desfavorveis, as usinas trmicas so despachadas,

permitindo o armazenamento de gua nos reservatrios das usinas hidreltricas,

para assegurar o atendimento futuro. (ONS1.1, 2009 p.4)

Segundo o ONS1.1 (2009, p. 5-6) o SIN se baseia em um conjunto de princpios

slidos para o atendimento energtico no pas. Essas diretrizes so:


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(a) Prevalncia do Conceito de Servio Pblico para a produo edistribuio de energia eltrica aos consumidores cativos;(b) Modicidade Tarifria;(c) Restaurao do Planejamento da Expanso do Sistema;(d) Transparncia no processo de licitao permitindo a contestao

pblica, por tcnica e preo, das obras a ser licitadas;(e) Mitigao de riscos sistmicos;(f) Manter a operao coordenada e centralizada necessria e inerente aosistema hidrotrmico brasileiro;(g) Universalizao do acesso e do uso dos servios de eletricidade;(h) Modificao no processo de licitao da concesso do servio pblico degerao priorizando a menor tarifa.

A pesar da predominncia da gerao hidroeltrica, como apresentado na figura 1,

que mostra os diversos tipos empreendimentos de gerao de energia, Central

Geradora Hidreltrica (CGH); Central Geradora Undi-eltrica (CGU); Central

Geradora Elica (EOL); Pequena Central Hidreltrica (PCH); Central Geradora Solar

Fotovoltaica (UFV); Usina Hidreltrica (UHE); Usina Termeltrica (UTE); Usina

Termonuclear (UTN).

H uma visvel preocupao do governo em expandir os agentes para suporte em

fases de escassez de gua incentivando a construo de termeltricas e investindo

em fontes mais limpas de gerao como elicas, solares fotovoltaicas e undi-

eltricas, como exposto nas figuras 2 e 3 que apresentam uma perspectiva de

empreendimentos de gerao para o futuro.Todo esse cenrio de integrao e diversidade na gerao de energia precisa de

coordenao e centralizao de comando, este papel assumido pelo ONS.

Figura 1 - Distribuio de empreendimentos por tipo gerao em operao at maio de 2015. fonte:Aneel, 2015


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Figura 2 - Distribuio de empreendimentos por tipo de gerao que esto em construo em maiode 2015. fonte: Aneel, 2015

Figura 3 - Distribuio de empreendimentos por tipo de gerao aprovados pelo governo que aindano tiveram sua construo iniciada em maio de 2015. fonte: Aneel, 2015

2.2 O ONS

No centro do SIN est o ONS, ele funciona como o operador de energia eltrica em

mbito nacional, coordenado a gerao e transmisso de energia em todo pas.Segundo os Procedimentos de Rede do ONS submdulo 1.1 (2009 , p. 7) o ONS

uma associao civil de direito privado, sem fins lucrativos, autorizado a executar as

atividades de coordenao e controle da operao da gerao e da transmisso de

energia eltrica, no mbito do SIN.

Como coordenador da operao do sistema, o ONS tem suas atribuiesaplicadas sobre a rede de operao, que compreende as usinas com aprogramao e despacho centralizados; a rede bsica, utilizada paratransporte de grandes blocos de energia dos centros de produo at os

centros de consumo; e a rede complementar, composta por instalaessituadas alm dos limites da rede bsica cujos fenmenos tm influnciasignificativa na operao ou no desempenho da rede bsica. (ONS 1.1,2009 p. 9)

Em base legal o ONS possui um conjunto definido de atribuies que esto

claramente resumidas nos Procedimentos de Rededo ONS submdulo 1.2 (2009 ,

p. 4), so estas atribuies,

(a) Integrao de Novas Instalaes;(b) Requisitos Mnimos para Instalaes da Rede Bsica e Critrios para

Estudos;(c) Estudos de Acesso;(d) Elaborao do Plano de Ampliaes e Reforos;(e) Administrao da Transmisso;


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(f) Planejamento da Operao Eletroenergtica;(g) Programao da Operao Eletroenergtica;(h) Operao do Sistema;(i) Acompanhamento da Previso Hidrometeorolgica;(j) Consolidao da Previso de Carga;

(k) Avaliao da Operao; e(l) Anlise de Ocorrncias e Perturbaes.

Os Procedimentos de Redeso base de conhecimento para qualquer agente que

quer integrar-se ao SIN seguir na implantao da sua estrutura de gerao e

transmisso. Nesse documento estabelecem-se os requisitos tcnicos necessrios

ao exerccio, no mbito do SIN, das atribuies de planejamento e programao da

operao; de superviso, coordenao e controle da operao; de administrao de

servios de transmisso de energia eltrica. (ONS 1.1, 2009 p. 9)O mdulo 2 dos Procedimentos de Rede expe os requisitos bsicos para um

agente integrar-se ao SIN. Em especial o submdulo 2.7 define Requisitos de

telesuperviso para a operao, que o tema central deste trabalho. Esse

submdulo regula a disponibilizao de dados, informaes e telecomandos

necessrios superviso e controle do SIN e das interligaes internacionais e as

responsabilidades de cada agente. (ONS 2.7, 2009 p. 4)

O ONS possui uma arquitetura bem definida da infraestrutura de superviso econtrole. A Figura 4 exibe claramente a diviso de responsabilidades do agente,

rea na cor azul, e do ONS, rea na cor cinza. Os Agentes so responsveis

disponibilizar um conjunto de dados predefinidos coletados em tempo real a partir de

Unidades Terminais Remotas (UTR) e Sistemas de Superviso e Controle Local

(SSCL) para um dos Sistemas de Aquisio de Dados (SA) do ONS por enlace de

dados diretamente.

Outra possibilidade de entrega de informaes via Concentrador de Dados (CD)

que geralmente um sistema de superviso e controle do agente. Em outros casos

SA se comunica diretamente por enlaces diretos de dados (CAGs) nestes episdios

o SA pode ter aes no somente de superviso, mas tambm emitir aes de

controle.

Sob responsabilidade do ONS esto os SAs, podendo ser locais (SAL), localizados

nas mesmas dependncias em que est instalado um dos diversos Sistemas de

superviso e controle (SSCs), ou SA Remotos (SAR), instaladas em dependncias

diferentes as que possuem os SSCs. Os SSCs so os sistemas responsveis por


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fornecer todo o conjunto de informaes para tomada de deciso de operao e

controle do SIN. Instalados nos Centros Regionais de Operao do Sistema (COSR)

proporcionam uma superviso completa do SIN para o Centro Nacional de Operao

do Sistema (CNOS). (ONS 2.7, 2009 p. 8 - 10)

Figura 4 - Estrutura de superviso e controle do ONS. fonte: ONS 2.7 (2009 p.8)

A figura 4 tambm ressalta que:

(a) cada centro regional, identificado pela sigla COSR, pode ser atendidopor qualquer SSC do ONS. Em condies normais ser atendido por aquelelocalizado nas suas prprias instalaes(b) cada SSC possui um sistema de aquisio de dados local (SAL) e umsistema de aquisio de dados remoto (SAR) em outra localidade;(c) os agentes so responsveis com relao aos equipamentos na redede superviso por fornecer recursos de superviso e controle em doissistemas de aquisio de dados designados pelo ONS, sendo um local(SAL) e outro remoto (SAR). SAL e SAR so sistemas de aquisio dedados (front-ends) do ONS que operam numa arquitetura de alta

disponibilidade, sendo o (SAL) localizado no centro de operao depropriedade do ONS (COSR), e o outro (SAR), localizado em outrainstalao designada pelo ONS:(d) a sigla CD refere-se a concentrador de dados, que consiste em qualquersistema que concentre informaes de mais de uma instalao e pode serum sistema de superviso e controle de um centro de operao de umagente;(e) as unidades terminais remotas (UTR) podem ser sistemas de supervisoe controle local (SSCL), no nvel de instalaes;(f) as UTR ou os SSCL das instalaes, marcados na cor laranja, tmgeradores sob CAG, da a interligao de dados direta com um centro deoperao do ONS para a aquisio de dados e aes de comando;(g) as UTR ou os SSCL, marcados na cor azul, esto em instalaes queinterligam duas reas eltricas operadas por centros distintos do ONS, da aexistncia de interligao de dados para a transmisso das medies de


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intercmbio para o CAG com pelo menos dois centros de operao do ONS.(ONS 2.7, 2009 p.10)

O conjunto de dados definido para telesuperviso do ONS composto por medies

analgicas e digitais referentes a equipamentos e protees presentes no sistemade gerao e transmisso. As medies analgicas devem ser transmitidas com um

perodo de no mximo 6 segundos, este tempo deve ser acordado entre o ONS e o

agente. As medies analgicas esto listadas abaixo:

(1) 1 (uma) medio do mdulo de tenso fase-fase4 em kV de cada secode barramento que possa formar um n eltrico. Caso venha a ser adotadoo arranjo em anel, uma medio do mdulo de tenso fase-fase4 em kV nosterminais de cada equipamento que a ele se conectem (linhas detransmisso (LT), transformadores, etc.);(2) 1 (uma) medio do mdulo de tenso fase-fase4 em kV no ponto de

conexo entre a LT e a(s) compensao(es) srie, caso a instalaocontemple compensao srie na(s) linha(s);(3) 1 (uma) medio do mdulo de tenso fase-fase4 em kV de cadaunidade geradora (lado de baixa do transformador elevador);(4) potncia trifsica ativa em MW e reativa em Mvar nos terminais de todasas LT;(5) corrente em uma das fases em ampere nos terminais de todas as LT;(6) uma medio do mdulo de tenso fase-fase4 em kV de cada terminalde LT;(7) no caso de LT curtas, de at 3 km, existentes entre a casa de fora deuma usina e a subestao, basta a medio da potncia trifsica ativa emMW e reativa em MVAr e da corrente em uma das fases em ampere nosterminais conectados subestao;

(8) potncia trifsica ativa em MW e reativa em Mvar e corrente em uma dasfases em ampere de todos os enrolamentos dos transformadores;(9) no caso de transformadores elevadores de unidades geradoras basta amedio trifsica da potncia ativa em MW e reativa em Mvar e da correnteem uma das fases em ampere do lado de alta. Casos excepcionais de nodisponibilizao desta informao podero ser admitidos apenas medianteinviabilidade tcnica comprovada;(10) potncia trifsica ativa em MW e reativa em Mvar por gerador;(11) potncia trifsica reativa em Mvar de todos equipamentos decompensao reativa dinmicos, tais como compensadores sncronos ecompensadores estticos controlveis;(12) potncia trifsica ativa em MW e reativa em Mvar nas derivaeseventualmente existentes entre o gerador e o transformador elevador que

alimente cargas segundo o seguinte critrio:(i) para geradores com potncia nominal _ 30 MW: medio necessria

se a(s) derivao(es) consumir(rem), no total, mais de 3% da potncianominal do gerador;

(ii) para geradores com potncia nominal entre 30 MW e 200 MW:medio necessria se a(s) derivao(es) consumir(rem), no total, mais de2% da potncia nominal do gerador;

(iii) para geradores com potncia nominal acima de 200 MW: medionecessria se a(s) derivao(es) consumir(rem), no total, mais de 1% dapotncia nominal do gerador.(13) posio de tape de transformadores equipados com comutadores sobcarga. Casos excepcionais de no disponibilizao desta informaopodero ser admitidos apenas mediante inviabilidade tcnica comprovada;(14) 1 (uma) medio do mdulo de tenso fase-fase em kV para ostransformadores, excetuando-se aqueles na fronteira da rede de operao.Esta medio deve ser no lado ligado barra de menor potncia de curto-


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circuito, geralmente o de menor tenso, caso o ONS no explicite que sejano outro lado do transformador. (ONS 2.7, 2009 p.17 - 18)

O CD, UTR ou SCCL devem responder ao ONS com um conjunto de medies

digitais no momento da variao e demandadas em perodos de varredura de

integridade a cada hora. Os sistemas do agente tambm devem ser capazes de

armazenar a estampa de tempo das sinalizaes com uma exatido melhor ou igual

a 1 milissegundo. Para isso os relgios do sistema devem estar corretamente

sincronizados no padro UTC (Universal Time Coordinate). So os dados digitais

solicitados pelo ONS:

(a) a todos os disjuntores e chaves utilizados nos barramentos e nasconexes de equipamentos da rede de operao, a includas as chaves deby pass. Esse requisito aplicvel tanto a sistemas de gerao etransmisso em corrente alternada quanto a sistemas de transmisso emCC (incluindo filtros), sendo que, para os disjuntores, necessrio que asinalizao seja acompanhada do selo de tempo;(b) ao estado operacional de unidades geradoras, incluindo:

(1) parada ou no sincronizada;(2) sincronizada, operando como gerador;(3) sincronizada, disponvel para o CAG (chave local/remoto);(4) sincronizada, operando em vazio;(5) sincronizada, operando como sncrono;(6) sincronizada, operando atravs do regulador de velocidade ou de

potncia (informao necessria apenas para unidades geradoras indicadas

pelo ONS).(c) ao estado operacional e alarmes dos equipamentos utilizados nosSistemas Especiais de Proteo SEP. Se esses sistemas tiverematuaes em instalaes fora da rede de operao, devem ser buscadasalternativas de monitorao, definidas em comum acordo entre o ONS e oagente;(d) aos rels de bloqueio, com selo de tempo;(e) ao estado operacional de dispositivos de controle de FACTS, tais comoos power oscillation dampers das compensaes srie de linhas;(f) ao estado dos comutadores sob carga (em automtico/manual/remoto);(g) aos alarmes de temperatura de rotor e estator de compensadoressncronos;(h) aos alarmes de temperatura de enrolamento e leo de transformadores

e reatores;(i) ao estado operacional de UTR e SSCL diretamente subordinados a CD5;(j) s seguintes indicaes de estado com selo de tempo, especficas desistemas de transmisso de CC, devem ser coletadas e transferidas para oscentros de operao:

(1) modo de controle da potncia por plo: sncrono ou assncrono(potncia ou corrente);

(2) estados relativos ao controle de seqncia: partida e parada dosconversores (conjunto ou separado);

(3) condio dos conversores (bloqueados/disponveis);(4) estado dos sinais adicionais existentes tais como freqncia 60,

estabilizao 50, etc: ligados/desligados;(5) estado de operao em HMC (alto consumo de reativo) por plo;

(6) estado de operao por plo: tenso normal ou tenso reduzida;(7) estado da operao do elo em paralleling control (paralelismo deplos);


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(8) estao mestre (retificadora ou inversora);(9) rampa interrompida.

(k) aos seguintes alarmes, especficos de sistemas de transmisso de CC,que devem ser coletados e transferidos para os centros de operao doONS:

(1) alarme de deteco de baixa tenso de corrente alternada (CA);(2) sobrecarga harmnica;(3) alarme de nmero de filtros menor que mnimo (funo da potncia

e nmero de conversores por tipo de filtro (ordem harmnico). (ONS 2.7,2009 p.19 -20)

O ONS responsabiliza o agente por prover toda a infraestrutura de telecomunicao

para a disponibilizao dos dados requisitados pelo sistema de superviso e

controle definidos no submdulo 2.7. O agente deve instalar ou contratar conexes

de rede de dados que interliguem seus CDs, UTRs ou SCCLs aos SAs do ONS coma estrutura baseada no mdulo 13 dos Procedimentos de Rede. Alm da

infraestrutura de telecomunicaes definida, o submdulo 10.22 dos Procedimentos

de Rede tambm delibera sobre os protocolos e comunicao que podem ser

utilizados na transmisso de dados.

O ONS define que para atender o sistema de superviso em tempo real devem ser

obedecidos os parmetros de classe A. Nesta classe a transmisso o agente deve

transmitir os dados de gerao por meio de rede de dados segura com um ndice de

disponibilidade de 99,8%. Isso significa que no somatrio dos ltimos doze meses a

comunicao com o ONS s pode ficar indisponvel por no mximo uma hora e

quarenta e cinco minutos. Esse ndice de disponibilidade medido por uma rotina de

testes automatizada, onde os SAs avaliam a integridade da comunicao at o

agente constantemente. (ONS 13.2, 2009)

A nica forma de coletar e transmitir dados com preciso, disponibilidade e

velocidade que o ONS exige implantando um sistema automatizado de superviso

e controle. A seguir sero apresentados tpicos sobre automao industrial e

automao de eltrica.

2.3 AUTOMAO INDUSTRIAL

Partindo do conceito mais formal do dicionrio Aurlio (2015) automao tem o

mesmo significado de automatizao, ou seja,

Execuo automtica de tarefas industriais ou cientficas sem intervenohumana intermediria, desde o mais simples, como a regulao datemperatura de um forno, at aos mais complexos, como os que so


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geralmente assumidos por ordenadores para a gesto de umestabelecimento de crdito.

Em nvel industrial a automao definida como um sistema eletrnico ou mecnico

desenvolvido para o controle do funcionamento de processos ou mquinas sem ainterveno humana. Este sistema se aplica desde pequenos dispositivos como

abertura de portas at grandes sistemas complexos como controle multivarivel de

torres de destilao fracionada em refinarias de petrleo.

Existe uma infinidade de aplicaes de automao nas mais diversas reas, na

automao predial e residencial, possvel controlar equipamentos como

elevadores, sistemas de iluminao, aparelhos de ar condicionado e

eletrodomsticos. Na automao industrial possvel implantar projetos em robsindustriais, montagem de automveis, manufatura de circuito eletrnico, fabricao

de microchip, estaes tratamento de gua, projetos de refino, gerao de energia,

siderurgia e petroqumica. A automao chega at em sistemas mdicos, como

sistemas de infuso automatizados, oxmetros de pulso, sensor de presso arterial,

termmetro e at robs cirurgies. (LEITE e ARAUJO, et al. 2010)(ribeiro,2003)

A automao est intimamente ligada s mudanas socioeconmicas que surgem a

partir da revoluo industrial. Em uma sociedade capitalista baseada no consumo a

cada momento a indstria busca o aumento da produtividade em relao reduo

de custos. Na primeira revoluo industrial sculo XVII a produo de bens de

consumo passa de um modelo artesanal para o industrial com a adoo de

processos mecanizados por mquinas a vapor semiautomticas. (GOEKING, 2010)

A partir da segunda metade do sculo XIX, a indstria passa a utilizar motores

eltricos e a combusto de derivados de petrleo em seus processos tambm com o

objetivo da melhoria da produtividade. Em seguida, incio do sculo XX Henry Ford

apresenta o conceito de linha de montagem, que passa ser adotado em toda

indstria automotiva. (GOEKING, 2010)

Aps a segunda guerra mundial, 1946, surge o primeiro computador de grande

porte, dando abertura para o surgimento de rels eletrnicos para controle de

mquina e processos produtivos. Os CLPs (Controladores lgicos programveis)

surgem em 1968 fabricado para a indstria automotiva e utilizado largamente at o

presente momento em uma diversidade gigantesca de processos automatizados.

(GOEKING, 2010)


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A automao se baseia no princpio bsico de leitura de varives, tomada de

deciso e atuao. Na leitura de variveis esto os sensores das mais variadas

grandezas, altura, temperatura e volume entre outras. Os elementos de atuao

tambm so os mais variados, esto entre eles vlvulas, resistncias e

posicionadores.

No controle e tomada de deciso da automao esto controladores especficos,

configurados para um determinado tipo de variveis e atuadores, como

controladores de temperatura de ar condicionados; microcontroladores de propsito

geral que so controladores eletrnicos com entradas e sadas j integradas no

prprio chip e programvel por software; e os CLPs esses so a base de controle da

indstria moderna, podem ser programados e parametrizados de forma simples erpida. A figura 5 exibe um esboo de um sistema de controle com o controlador

automtico, um bloco atuador que interage com o processo definido como o bloco

planta e que monitorado pelos sensores. (NOVUS, 2015 )(RIBEIRO,2003)

(OGATA, 2003)

Figura 5 - Sistema de controle automtico fonte: Ogata, 2003, p.52

Alm da viso bsica do controle automtico de sistemas e processos,

sensoriamento, controle e atuao, hoje a automao tem um papel muito mais

abrangente no processo de tomada de decises em uma indstria. Vrios

estudiosos incluindo Moraes e Castrucci (2010) e Martins (2012) ampliam a viso

sobre a automao definindo uma pirmide de automao onde em cada nvel esto

definidos subsistemas de automao integrada.

A figura 6 exibe a pirmide de automao, no primeiro nvel esto os dispositivos de

campo, sensores, atuadores, medidores e registradores de dados, que so ligados


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aos a PLCs e SDCDs ( Sistemas digitais de controle distribudo) . No segundo nvel

esto as interfaces humano computador e os sistemas de superviso do processo,

nesse nvel o operador interage com o processo verificando falhas e fazendo ajustes

de valores de produo.

O terceiro nvel composto por sistemas de controle da produo, onde realizado

o gerenciamento do processo produtivo nesse nvel esto sistemas de gesto de

falhas, controle e historiadores de informaes de plantas (PIMS). No quarto nvel

esto os sistemas de Programao e o Planejamento da Produo, que realizam

gerenciamento, a logstica de suprimentos e planejam a utilizao das matrias

primas e equipamentos para uma melhor produtividade. O ltimo nvel conglomera

os sistemas de gerenciamento financeiro, vendas e pessoal, entre outros, dandosuporte s tomadas de deciso gerenciais. (BARRETO e CAVALCANTE et al.,

2011)

Figura 6 - Pirmide de Automao, fonte: Barreto, 2013, p.24

A implantao de automao em um processo produtivo tem custo elevado, mas

traz uma srie de vantagens ao processo produtivo. Aumento da produtividade, com

a automao de mquinas o trabalho se torna mais eficiente aumentando o nmero


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de repeties. Em longo prazo tambm h reduo de custos, o trabalho humano

reduzido e os recursos so utilizados de forma otimizada. A qualidade do produto

otimizada, desde que os ajustes estejam corretos os sistemas de automao vo

realizar o processo sempre da mesma forma.

O processo automatizado mais seguro, pois em geral so programados para no

atingir zonas de instabilidades do processo, alm de diminuir drasticamente as

falhas humanas. Os sistemas de automao mais modernos ainda permitem que o

sistema seja monitorado de qualquer lugar, atravs redes mveis.

2.4 Automao de gerao de energia

A maior parte das aes humanas est ligada diretamente ao consumo de energia

eltrica, aes rotineiras como ligar um televisor para assistir um noticirio e

energizar um centro cirrgico dependem de fontes de energia eltrica confiveis. Por

esse motivo o setor de gerao e transmisso de energia eltrica um dos que mais

demandam automao em seu processo produtivo, pois existe uma grande

necessidade de produtividade, confiabilidade e segurana.

Em automao de sistemas eltricos so utilizados equipamentos que garantem aconfiabilidade seguindo uma lista de caractersticas.

Uso de comunicao de alta velocidade em rede Ethernet;Interoperabilidade de equipamentos de diferentes fabricantes;Significativa reduo na quantidade de cabos a serem utilizados, assimcomo componentes internos aos painis, agilizando o comissionamento ereduzindo a probabilidade de falhas;Alta confiabilidade e disponibilidade do sistema, com uso de projeto maissimples e arquitetura mais eficiente;Utilizao de uma soluo na qual a obsolescncia no seria um problemano futuro prximo;Garantia de fcil expansibilidade;Facilidade de realizao de lgicas de automao (transfernciasautomticas entre entradas de painis, funes de seletividade lgica e 50BF (Breaker failure), descarte de cargas e intertravamentos. (O SETORELTRICO, 2010)

Entre os equipamentos mais utilizados para automao de gerao e transmisso

de energia eltrica esto os CLPs, UTRs IEDs e medidores de energia. Os CLPs

so equipamentos eletrnicos utilizados para controle automtico de tarefas, que

permitem o acionamento de atuadores a partir da leitura de elementos sensores.Sua utilizao se d em larga escala na indstria por causa da sua flexibilidade de


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aplicao, pois sendo um equipamento eletrnico programvel pode ser programado

de forma inteligente objetivando o melhor resultado possvel no controle de um

sistema. (FILHO, 2015)

Unidades Terminais Remotas (UTRs) so solues para superviso e controle de

sistemas de gerao e distribuio de energia eltrica. Objetivam a automao de

subestaes e centrais eltricas, executando superviso, telecomando,

intertravamento e medio de parmetros do sistema eltrico em tempo real. As

caractersticas listadas pelo fabricante STD (2015) so comuns as UTRs,

Possibilidade de integrao de dispositivos de controle e proteo; Recursos para a elaborao de intertravamentos e processamento de

automatismos;

Comunicao por rdio, celular, fibra ptica, satlite ou outros meios; Coletam informaes atravs de entradas digitais com a gerao desequencia de eventos com preciso de 1ms;

Possibilidade de serem sincronizadas por sinal IRIG-B externo ou porutilizao de receptor de sinal de GPS interno;

Efetuam comandos por meio de sadas digitais em contato seco outenso;

Procedimentos de segurana para habilitao e circuitos de verificaoda integridade dos acionadores e dos contatos dos reles;

Efetuam a aquisio de informaes referentes a medidas provenientesde transdutores analgicos atravs de conversores analgicos/digitais;

Comunicam-se com mltiplos Centros de Operao, utilizando diversosprotocolos e vrios meios de comunicao, por canal simples ou

redundante; Comunicam-se com multimedidores digitais, rels digitais, sub-UTRs,

Unidades de Aquisio e Controle ou quaisquer outros dispositivosmicroprocessados (IEDs), obtendo informaes de medio,sinalizao, proteo, alarme e enviando comandos;

Possibilidade de desenvolvimento de automatismos e intertravamentospor meio de programao em linguagem de alto-nvel;

Permitem a operao local da instalao por meio de IHM baseada emmicrocomputador, com software SCADA. (STD 2015)

Os IEDs (Intelligent Electronic Devices) so sistemas eletrnicos

Advindos basicamente dos conhecidos rels de proteo, so unidadesmultifuncionais para a proteo, controle, medio e monitoramento desistemas eltricos, permitindo ainda a concepo de lgicas de bloqueio ede intertravamentos, tanto de maneira integrada, ou seja, todas asfuncionalidades em uma mesma caixa, quanto distribuda, ou seja,diferentes funcionalidades realizadas em diferentes IEDs. (SANTOS ePEREIRA 2015)

Medidores de energia eltrica so equipamentos eletrnicos capazes de medir e

armazenar grandezas eltricas. Alm de medir, tambm podem assumir outras

funes como identificao de irregularidades na instalao e combate a perdas

comerciais. Em geral possuem portas para comunicao com sistema de

gerenciamento, podem medir energia, demanda ativa total, demanda reativa indutiva


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e capacitiva, valores instantneos de corrente, tenso, fator de potncia, potncia

ativa, reativa e aparente. (LANDISGYR, 2015)

Com o objetivo de integrar todos os elementos da automao facilitar a operao e a

tomada de deciso so implantados sistemas supervisrios. Softwares que

permitem a modelagem de uma planta industrial, operao e visualizao de

variveis do processo em telas grficas intuitivas e em tempo real independente do

tamanho da indstria. Os supervisrios possuem drivers de comunicao com uma

infinidade de controladores pelos mais diversos protocolos, possibilitando a

interoperabilidade em equipamentos dos mais variados fabricantes. (JURIZATO e

PEREIRA, 2003)

Alm de superviso e operao os sistemas supervisrios ainda permitem oarmazenamento histrico de variveis em bancos de dados dedicados ou

interagindo com sistemas gerenciadores de informaes de plantas (PIMS).

Segundo Heuser (2001, p. 14) um banco de dados um "conjunto de dados

integrados que tem por objetivo atender a uma comunidade de usurios", utilizando

caractersticas de um sistema gerenciador de banco de dados (SGBD), que

definido como "software que incorpora as funes de definio, recuperao e

alterao de dados em um banco de dados. A utilizao de bancos de dados trazuma srie de vantagens, manuteno simplificada, aumento da acessibilidade e

disponibilidade, dentre outras.

A modelagem relacional dos bancos de dados tradicionais traz uma desvantagem na

sua utilizao para o armazenamento de variveis de processo que mudam

constantemente, gerando uma grande massa de dados a serem armazenados. O

PIMS utilizado como soluo para findar o problema de armazenamento das

informaes de processos.Segundo Urbano (2009) "o PIMS nasceu na indstria de processos contnuos mais

propriamente na indstria qumica e petroqumica para solucionar o problema de

fragmentao de dados, proporcionando uma viso unificada do processo,

eliminando ao acesso aos dados das ilhas de automao. Carvalho et al. (2005)

define o PIMS como, "sistemas de aquisio de dados que, basicamente, recuperam

os dados do processo residente em fontes distintas, os armazenam em um banco de

dados nico e os disponibilizam atravs de diversas ferramentas".


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Os PIMS permitem a organizao de dados histricos e em tempo real, de forma

comprimida, simplificando a montagem de grficos de tendncias, telas sinpticas e

relatrios dinmicos, trazendo viso unificada de todo processo produtivo e gerando

informaes teis para a gesto do processo industrial.

2.5 Redes

Para a interao entre equipamentos e sistemas de automao so utilizadas redes

de comunicao. Uma Rede de Computadores o conjunto de equipamentos que

possuem mdulos processadores e softwares de controle capazes de trocar

informaes e compartilhar recursos, interligados por um ou mais meios decomunicao, utilizando-se de regras predefinidas para organizao da

comunicao chamadas protocolos. (TANENBAUM, 2015)

As redes de comunicao se utilizam de diversos meios de trafego de informao,

cabos condutores eltricos de diversos tipos, fibras ticas ou at mesmo ondas de

rdio. A escolha do meio est associada a fatores de localizao integridade e

segurana. Em geral as redes so montadas em trs topologias diferentes ou como

combinao dessas, so as topologias, barramento, estrela e anel. A figura 7 exibeas trs topologias de rede mais utilizadas. Na topologia em estrela existe um

equipamento centralizador, geralmente um switch, que faz com que a comunicao

trafegue de um equipamento qualquer da rede para o outro diretamente, o pacote

transferido no chega s outras estaes.


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Na topologia em anel os equipamentos so ligados em sequncia sendo o ultimo

ligado ao primeiro, fechando um cabeamento que passa por todas as estaes.

Nessa topologia os pacotes de dados so transferidos de equipamento a

equipamento at chegarem ao destino. Na rede em anel qualquer interrupo no

cabeamento pode comprometer a comunicao entre todos os equipamentos.

Figura 7 - Topologias de rede, fonte: ufpb,2015

Na topologia em barramento qualquer mquina na rede emite o pacote para um

circuito comum em que todas as outras mquinas esto conectadas, todos os

equipamentos recebem o pacote e analisam se esse pacote possui o seu endereo

processando o pacote em caso de verdade. A grande desvantagem do barramento

que somente uma das estaes pode enviar mensagens de cada vez, gerando um

fluxo de informaes lento, uma grande quantidade de choques e reenvio de

pacotes.

Para direcionar a construo de protocolos de comunicao a ISO (International

Standards Organization) construiu o modelo de referencia OSI (Open Systems

Interconnection) que baliza a padronizao internacional dos protocolos empregados


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nas diversas camadas de um sistema de rede. O modelo de referncia ISO OSI,

trata da interoperabilidade de sistemas abertos comunicao.

O modelo OSI define sete camadas que executam funes bem definidas em uma

comunicao de rede. Camada fsica encarregada da transmisso de bits no meio

fsico. Camada de enlace de dados estabelece o vinculo entre dois ns atravs da

camada fsica, estabelecimento do transporte de dados sem erros. A camada de

rede controla deciso do caminho de rede a ser seguido, controlando o trafego de

pacotes de dados.

A Camada de transporte, seguimenta a mensagem em pacotes fazendo controle de

transmisso e remonta os pacotes recebidos da forma correta. A camada de sesso

permite que dois processos diferentes em estaes diferentes se comuniquem etroquem informaes atravs do estabelecimento, manuteno e encerramento de

uma sesso de transmisso.

A camada de apresentao converte os pacotes de dados remontados em formato

conhecido para a utilizao por um determinado aplicativo tratando questes de

codificao de dados e criptografia. Na camada de aplicao esto os softwares de

interao do usurio com outras mquinas em rede, nesta camada o usurio pode

compartilhar recursos, acessar documentos e transferir dados entre processos epessoas. (TANENBAUM, 2015)

Para que possa ser montada uma rede, so necessrios diversos equipamentos. Os

mais comuns utilizados switches, roteadores e firewalls. Os switches so

equipamentos que fazem a transferncia de dados entre ns da rede a ele

conectados de forma inteligente, armazenando o endereo de cada n em uma

tabela para quando houver uma requisio de transferncia de dados entre um n A

e um n B da rede, outras comunicaes no sejam interrompidas ou entrem emconflito. (TANENBAUM, 2015)

Roteadores so equipamentos que se caracterizam por definir os melhores

caminhos para a transferncia de dados entre ns que estejam em sub-redes

separadas com diversos caminhos para que a comunicao ocorra. O roteador

encontra o melhor caminho para comunicao se baseando em distncia, a

quantidade de equipamentos para transmitir dados ao destino, e congestionamento,

o quo ocupado est um determinado caminho. (TANENBAUM, 2015)


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Firewalls so equipamentos de rede utilizados na ampliao da segurana da

informao. Esses equipamentos filtram os pacotes em uma rede analisando

endereo de origem, destino e porta de comunicao. Um determinado pacote

enviado do n A registrado no firewall s pode chegar ao n B, tambm registrado,

passando por uma ou um conjunto de portas especificado, caso contrrio o dado

descartado.

2.6 Segurana de informao

Em qualquer rea a segurana da informao primordial, na gerao e

transmisso de energia no diferente, os dados de gerao transmitidos nopodem ser interceptados ou adulterados j que so informaes sigilosas e

influenciam no funcionamento de todo SIN. Qualquer informao errada pode afetar

gerao e transmisso de energia em todo pas.

Para garantir a segurana diversas estratgias so utilizadas, a redundncia uma

delas. Redundncia se caracteriza pela utilizao de dois ou mais equipamentos

idnticos ou similares para realizar operaes de forma complementar aumentando

a confiabilidade do sistema. Caso ocorra uma falha em um dos equipamentos ooutro assume as funes de forma transparente. Em redes possvel implantar

redundncia desde placas de rede at roteadores. (AMANTA; NEPOMUCENO,

2007)

A Segregao outra estratgia para garantir a segurana de dados. Na indstria,

redes de automao e coorporativas no podem ter comunicao direta, pois o risco

de uma contaminao por vrus ou invaso por hackers a sistemas crticos podem

causar falha no processo com reflexo at na segurana fsica do sistema. As redesdevem ser separadas por firewalls e s deve ser permitida a comunicao entre

mquinas e protocolos especficos.

Mais uma estratgia de proteo da rede de informao a criao de NATs

(Network address translation). Esse o processo de modificar o endereo IP dos

cabealhos dos pacotes, durante trnsito da informao atravs de um dispositivo

de roteamento. Essa traduo pode ser esttica, de um para um, ou dinmica onde

o mapeamento de um para um dentro de um pool de endereos dinmicos. A grande


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vantagem da utilizao de NATs e a ocultao do endereo real do equipamento

dificultando qualquer invaso externa. (TANENBAUM, 2015)

Utilizao de criptografia tambm uma das estratgias para ampliao da

segurana de sistemas. A criptografia uma tcnica antiga que evoluiu ao longo do

tempo e foi introduzida em sistemas computacionais, consiste basicamente em

transcrever um texto alterando todos os caracteres por outros diferentes escondendo

o contedo da informao.

Existem dois tipos principais de criptografias simtricas e assimtricas, as duas

utilizam chaves de segurana para garantir a traduo e recuperao da informao

do emissor para o receptor, a diferena que em uma a chave compartilhada pelo

sistema emissor e receptor e na segunda cada um utiliza chaves diferentes que secompletam. O algoritmo utilizado deve garantir a integridade da informao do

emissor para o receptor.

2.7 Protocolos de comunicao eltrica

Em sistemas eltricos existem alguns protocolos de comunicao utilizados na

transmisso de informaes de gerao e transmisso. Atualmente o ONSpadroniza o IEC 60870-5-104 e DNP3 como protocolos para a comunicao entre

agentes do SIN e seus sistemas de aquisio. Alguns sistemas mais modernos

utilizam em sua arquitetura a comunicao padronizada pela norma IEC 61850.

O protocolo IEC 60870-5-104, geralmente chamado de IEC 104, um protocolo

desenvolvido pela International Electrotechnical Commission (IEC), que utiliza o

modelo de arquitetura mestre/escravo para controle de dispositivos eltricos por

rede ethernet TCP/IP. Nesse protocolo um mestre pode se comunica com diversosequipamentos escravos, enviando comandos, fazendo leitura e escrita de variveis,

atualizando data e hora dos equipamentos na rede coma a definio de diversas

classes de tempo para leituras e escritas. (SPIN, 2014)

O DNP3 um protocolo aberto desenvolvido para comunicao telecontrole de

subestaes e outros dispositivos eletrnicos inteligentes (IEDs). Projetado para a

indstria de energia norte-americana com ampla utilizao a partir de 1993, ainda

bastante utilizado na atualidade. Possui arquitetura mestre/escravo e comunicao

por rede ethernet TP/IP.


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Segundo a Schneider Eletric (2009)

O protocolo DNP3 um protocolo de comunicao multiponto que permiterealizar trocas de informaes entre um sistema de controle (supervisrio ouRTU) e um ou mais dispositivos eletrnicos inteligentes (IED, DispositivoEletrnico Inteligente). O sistema de controle o dispositivo mestre, os IEDso os dispositivos escravos. Cada dispositivo identificado por umendereo nico, de 0 a 65519. possvel a emisso das frames em difuso.O DNP3 foi projetado em perfil EPA (Enhanced Performance Architeture)que uma variao simplificada do modelo OSI (Open systemInterconnection). O EPA possui somente 3 camadas: Fsica Enlace Aplicao(SCHINEIDER, 2009)

O IEC 61850 no somente um protocolo de comunicao um modelo moderno

de integrao de dados em subestaes. O modelo IEC 61850 traz a inteligncia

distribuda em dispositivos como, disjuntores, seccionadoras e transformadores,

conectados em redes ethernet TCP/IP. A modernizao para essa nova arquitetura

de controle microprocessado que garante o funcionamento inteligente, integrado a

equipamentos antigos. (SEL, 2010)

2.8 Gateways de comunicao

Devido ao grande nmero de protocolos de comunicao utilizados na indstria a

utilizao de gateways de comunicao comum, segundo Tanenbaum (2010)

os gateways de aplicao reconhecem o formato e contedo dos dados e

convertem mensagens de um formato para outro. Por exemplo, um gateway

de correio eletrnico poderia converter mensagens da Internet em

mensagens SMS para telefones mveis (TANENBAUM, 2015)

Em automao os gateways convertem dados de um protocolo para o outro sem

perda de informao. Em geral so utilizados gateways fsicos ou por software.

Os gateways fsicos so hardwares construdos para a converso de dois protocolos

especificamente. Por serem construdos para a funo especfica de converso de

protocolo estes sistemas so seguros e rpidos, por outro lado no existe

flexibilidade de aplicao, um gateway fsico s converte a informao entre os

protocolos especificados.

A figura 8, exibe um gateway Modbus TCP/IP para IEC-104 esta imagem demonstra

o uso do equipamento convertendo dados entre um PLC que se comunica emModbus, para um controlador de subestao que se comunica em IEC-104.


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Figura 8 - Gateway Modbus TCP/IP para IEC-104 fonte:Prosoft, 2015

Os gateways por software tm as mesmas funes dos gateways fsicos, mas com

diferenas, esses tipos de gateways so programas instalados em computadores

que leem informaes em um determinado protocolo e escrevem em outro, pelasmais diversas interfaces fsicas instaladas. A grande vantagem dos gateways por

software a flexibilidade de utilizao, um nico software consegue disponibilizar a

informao adquirida por um determinado protocolo em diversos outros protocolos.

Outra vantagem do gateway por software a possibilidade de comunicao de um

para um protocolo ou de um para vrios. (ELIPSE, 2015)


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3 METODOLOGIA

Este estudo se baseia em casos de empresas brasileiras que gerenciam agentes

geradores de energia eltrica integrados ao SIN, onde se localizam e como fazem a

transferncia de dados dos seus agentes geradores para o ONS. Das empresas

pesquisadas duas se destacam pela diversidade de princpios de gerao de

energia eltrica e grande nmero de agentes geradores em uma mesma regio, so

elas o grupo Renova Energia e a Petrobras Gs e Energia, os dois casos so

apresentados a seguir. Aps os casos so apresentados os modelos de rede de

transmisso de dados tradicional e por meio coorporativo.

3.1 Caso Renova Energia

A Renova Energia uma empresa brasileira focada em produo de energia

eltrica limpa. Fundada em 2001, dedicada a produo de energia por meios

renovveis, parques elicos, solares e pequenas centrais hidroeltricas, pioneira

na produo de energia elica no Brasil, sendo proprietria do maior complexo

elico da Amrica Latina, Alto serto I. (RENOVA, 2015)

A Renova energia investe em projetos solares de pequeno porte para empresas e

residncias. Assegurados pela resoluo 482 da ANEEL esses pequenos projetos

permitem a instalao de gerao prpria e disponibilizao do excedente para a

rede de distribuio local. (RENOVA, 2015)

No nvel do SIN a Renova possui projetos de pequenas centrais hidroeltricas e

elicas. As pequenas centrais hidroeltricas Colino I, Colino II e Cachoeira da Lixa,

possuem um capacidade total de gerao de 41,8 megawatts. Colino I e II,

localizadas entre os municpios de Vereda e Jucuruu na Bahia possuem potncia

instalada de 11 e 16 megawatts com garantia de produo de 7,3 e 10,5 megawatts.

A usina Cachoeira da Lixa instalada entre Itamaraj e Jacuruu tambm na bahia,

possui potncia instalada de 14.8 megawatts e garantia de produo de 8,3

megawatts em mdia. (RENOVA, 2015)

No ramo de energia elica a Renova possui trs complexos, Alto Serto I, em

operao, Alto Serto II com previso de entrada em produo at o final de 2015 e


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Alto serto III com obras iniciadas em 2015 e previso de entrada em funcionamento

at o final de 2017. (RENOVA, 2015)

O complexo Alto Serto I inaugurado como o maior complexo elico da Amrica

Latina est localizado no sudoeste da Bahia entre os municpios de Caetit,

Ganambi e Igapor. Possui potncia instalada de 293,6 megawatts com garantia de

entrega de 134 megawatts em mdia. (RENOVA, 2015)

O complexo Alto Serto II, em final de implantao, quando inaugurado, ter maior

produtividade que o Alto Serto I, 375 megawatts. Tambm localizado no sudoeste

da Bahia tem capacidade de abastecer uma cidade com mais de um milho de

habitantes. (RENOVA, 2015)

O complexo Alto Serto III, em incio de obras, ter capacidade de gerar 738megawatts, com seu incio de operao a renova atingir mais de 1,4 gigawatts de

produo de energia elica. Todos os dados de gerao dos agentes ligados a

renova energia devem ser transmitidos de acordo como submdulo 2.7 pra o ONS.

3.2 Caso Petrobras Gs e Energia

A Petrobras, maior empresa de energia do Brasil, tambm possui atividades no ramode gerao de energia eltrica. Segundo o site da Petrobras (2015),

Operamos e temos participao em usinas termeltricas, elicas epequenas centrais hidreltricas, que complementam as necessidades deenergia do pas, principalmente em perodos de seca e grande demanda.No total, nosso parque gerador possui 36 unidades prprias, desubsidirias ou de empresas em que temos participao acionria ,incluindo uma em construo, com capacidade total de gerao de 6.885megawatts (MW).As usinas termeltricas tm destaque em nosso parque, mas tambm

geramos energia eltrica por meio de cinco usinas elicas (Macau e ParqueElico de Mangue Seco) e duas pequenas centrais hidreltricas. Almdisso, estamos construindo uma usina fotovoltaica no municpio de Au(RN), que ter capacidade instalada de 1,1 MW e ser usada para consumode edifcios da Petrobras. (PETROBRAS, 2015)

A maior capacidade de gerao instalada da Petrobras de usinas termoeltricas e

suas instalaes esto espalhadas pelas cinco regies brasileiras. Alm das

termeltricas a Petrobras possui mais dois complexos elicos no nordeste e uma

usina fotovoltaica ligada a uma das termoeltricas no nordeste. (PETROBRAS,

2015)


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Na regio norte a Petrobras possui duas usinas instaladas Jaraqui, com capacidade

para gerar 175 megawatts, e Tambaqui com capacidade de gerao de 156

megawatts, as duas localizadas na cidade de Manaus. A regio Sul possui somente

uma usina instalada, a Sep Tiaraj, localizada no municpio de Canos na grande

Porto Alegre, a usina tem capacidade instalada de 249 megawatts e est localizada

ao lado da Refap, Refinaria Alberto Pasqualini, tambm de propriedade da

Petrobras. (PETROBRAS, 2015)

Na regio centro-oeste o parque termeltrico da Petrobras conta com duas unidades

Lus Carlos Preste no municpio de Trs Lagoas no Mato Grosso do Sul, com

capacidade de gerar 386 megawatts e a unidade Cuiab com capacidade para gerar

529 megawatts de potncia e localizado a no distrito industrial da capital mato-grossense. (PETROBRAS, 2015)

O parque do nordeste conta com a maior concentrao de usinas da Petrobras em

um mesmo municpio. Em camaar onde est instalado um grande polo industrial

petroqumico a Petrobras possui quatro termoeltricas instaladas Arembepe, Bahia

1, Muricy e Rmulo Almeida, com capacidade para gerar respectivamente 150, 32,

147 e 138 megawatts. (PETROBRAS, 2015)

Alm destas a Celso furtado em Candeias localizada ao lado da Rlam, refinariaLandulfo Alves possui capacidade instalada de 186 megawatts. A Termocear

localizada prximo a capital Fortaleza pode gerar 220 megawatts e a Jesus Soares

Pereira em Alto do Rodrigues no interior de Rio Grande do Norte possui potncia

instalada de 323 megawatts, vinculado a Jesus Soares pereira tambm est

localizada a Usina fotovoltaica de Alto do Rodrigues. (PETROBRAS, 2015)

No nordeste a Petrobras ainda opera os parques elicos Mangue Seco e Macau,

gerando respectivamente 104 e 60 megawatts respectivamente, e instalados nascidades de Guamar e Macau no Rio Grande do Norte. (FATOS E DADOS, 2015)

A regio sudeste conta com a maior produtividade do parque gerador da Petrobras,

so nove usinas termoeltricas divididas entre os estados de Minas Gerais, Rio de

Janeiro e So Paulo. No municpio de Ibirit em Minas Gerais a Aureliano Chaves

possui uma capacidade de gerao de 226 megawatts por ciclo combinado de

turbina a gs e a vapor. Em Juiz de Fora, Minas Gerais, est localizada a usina de

mesmo nome da cidade, que pode gerar at 87 megawatts. A usina Juiz de Fora


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primeira termoeltrica bicombustvel que pode funcionar a gs natural e Etanol no

mundo.

Na cidade de So Paulo, esto localizadas as usinas Piratininga e Fernando

Gasparian, com gerao mxima de 190 e 386 respectivamente. A usina Euzbio

Rocha em Cubato pode alcanar a gerao de 219 Megawatts por ciclo

combinado.

No Estado do Rio de Janeiro esto localizadas quatro termoeltricas, Mrio Lago em

Maca com capacidade de gerao de 923 megawatts, Governador Leonel Brizola

em Duque de Caxias a termeltrica com a maior capacidade de Gerao da

Petrobras, 1056 megawatts, fornecendo vapor para o processo de refino da Reduc,

Refinaria Duque de Caxias. Na mesma rea do municpio de Seropdica estolocalizadas as usinas Barbosa Lima Sobrinho e Baixada Fluminense, com

capacidade de gerao respectivamente de 386 e 530 megawatts.

Todos os empreendimentos anteriormente citados esto ligados ao SIN enviam seus

dados de produo e proteo para a telesuperviso do ONS, caso contrrio, no

estariam aptos a gerar energia para o pas.

3.3 Projeto de comunicao tradicional com o ONS

A ligao dos agentes ao SIN para telesuperviso do ONS em geral direta por

links redundantes dedicados contratados com operadores nacionais de

telecomunicaes. Alm da comunicao com o ONS os agentes geradores tambm

precisam se comunicar com sede da empresa para apoio a administrao

coorporativa local. Caso seja contratado somente um link para rede coorporativa por

unidade, somam-se trs links de telecomunicaes contratados por usina.A figura 9 exibe interconexes tradicionais de dados simples entre usinas e a sede

da empresa, e a conexo de dados redundante entre a usina e o ONS. necessrio

que o contrato de redundncia de conexes para o ONS seja firmado com

operadoras diferentes, pois uma empresa pode instalar dois links diferentes, mas o

encaminhamento de rede aps o roteador da usina pode ser igual, e qualquer falha

nessa rede impacta diretamente na segurana da informao reduzindo a

disponibilidade, podendo gerar multa para o agente j que a disponibilidade do

sistema para o ONS de 99,8%.


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Entrando nos detalhes da comunicao corporativa, a figura 10 apresenta a conexo

corporativa com link contratado. Apesar de fisicamente afastadas as redes da

unidade de produo e da sede se comunicam como uma s, sem interferncia de

qualquer natureza. Mesmo contratando uma conexo direta necessrio instalar

firewalls e outras estratgias para impedir qualquer tentativa de invaso da rede

coorporativa.

Con

exoONS

Con

tratada1

Co

nexoONS

Co

ntratada2

Conexo

Corporativa

Contratada

Sede da Empresa

ONS

Conexo com o ONS1

Conexo com o ONS 2

Termeltrica 1

Termeltrica 2

Termeltrica 3

Operadora 1

Operadora 2

Operadora 3Conexo Coorporativa

Conexo coorporativa

Figura 9 - Estrutura tradicional de interconexo de uma usina fonte: Prprio Autor

A rede de comunicao tradicional com o ONS totalmente distinta da conexo

coorporativa a informao sai diretamente do gateway na rede de automao para a

infraestrutura de roteamento das operadoras de telefonia. Na interconexotradicional com o ONS necessrio que toda a infraestrutura de comunicao seja

redundante, desde os gateways que transmitem os dados colhidos da automao,

passando pelos firewalls redundantes, at chegar aos roteadores de sada, assim

como demonstrado na figura 11.


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Rede coorporativa na

Usina

Rede coorporativa na

sede da empresa

Link de operador

contratado

Figura 10 - Interconexo de rede coorporativa por link contratado. fonte: prprio autor

Figura 11 - Conexo entre Automao e ONS tradicional. fonte: Prprio autor

3.4 Projeto de comunicao por meio coorporativo

O foco deste trabalho apresentar uma proposta de transmisso de dados

coorporativos para a sede da empresa e dados do agente gerador por um caminho

compartilhado, mas com uma segregao lgica entre as diferentes redes que

continuam funcionando de forma independente, como demonstrado na figura 12.


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A figura 13 exibe os detalhes da interconexo entre as redes de automao e

coorporativa, as duas so separadas pelo firewall redundante que no permitem a

comunicao entre os equipamentos nas duas redes. A rede coorporativa na usina

utilizada somente como caminho para que os dados sigam at o roteador de sada

da para o ONS. Por regras de segurana implantada nos firewalls o ONS s

consegue solicitar dados dos gateways nas redes de automao.

Figura 12 - Proposta de interligao com o ONS por rede corporativa. Fonte: Prprio Autor

A figura 14 exibe o caminho completo para a transmisso de dados para

telesuperviso do ONS via rede corporativa. O ONS solicita a informao, que passa

pelo firewall de entrada, chega aos switches da rede corporativa na sede da

empresa, roteado por links contratados para a rede da usina, passa pelos firewalls

para rede de automao e chega aos gateways. A resposta dos gateways segue o

fluxo contrrio at o ONS.


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Figura 13 - Integrao entre rede de automao e rede coorporativa local. Fonte: prprio autor

Figura 14 - Integrao de toda a rede partindo a automao at o ONS. Fonte Prprio Autor


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4 DESENVOLVIMENTO

Toda a estrutura de intercomunicao proposta deve ser implementada de acordo

com regras que priorizem os pilares da segurana de informao, disponibilidade,sigilo e integridade. Para isso a infraestrutura no deve permitir qualquer violao de

regras de segurana. Este captulo detalhar a implantao desde os gateways at

os firewalls de sada para o ONS. O caso da Renova Energia ser utilizado na

proposta de implantao pela concentrao de suas unidades na regio nordeste,

regio supervisionada pelo ONS Recife.

4.1 Estruturao dos Gateways

Tanto os gateways fsicos ou gateways por software so opes para o envio de

dados para o ONS, mas os gateways por software so mais vantajosos no que diz

respeito a flexibilidade e controle. O gateway utilizado neste projeto o Elipse Power

Gateway. um software desenvolvido pela Elipse Software baseado na plataforma

de superviso Elipse E3, que tem como funo principal colher dados dos sistemas

de automao por diversos protocolos de energia e disponibilizar para outrossistemas, como o de aquisio do ONS. (ELIPSE, 2015)

O Elipse Power Gateway um software instalvel desenvolvido para sistemas

operacionais Windows que possui verses de 32 e 64 bits. Com o Elipse Power

Gateway possvel instalar diversos drivers de entrada e de sada conectando uma

grande variedade de processos e protocolos. Alm dos drivers instalveis o Elipse

possui drivers OPC Server e Client nativos e gratuitos aumentando a

interconectividade do sistema j que o OPC universalmente utilizado emintegrao de processos. (ELIPSE, 2015)

Especificamente para a comunicao com o ONS a Elipse desenvolveu a biblioteca

ons_s27.lib que trata as questes especficas de telesuperviso do submdulo 2.7

dos Procedimentos de Rede. Com essa biblioteca possvel configurar

principalmente questes de defasagens de tempo de transmisso, pois nem todos

os equipamentos em uma rede de automao transmitem na mesma velocidade e

biblioteca permite que o sistema aguarde uma janela de tempo para transmitir os

dados para o ONS com as estampas de tempo em ordem correta. (ELIPSE, 2015)


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A Automalgica Automao, empresa do interior de so Paulo, desenvolveu um

mdulo de construo automtica do gateway ONS onde a partir de uma planilha

padro disponibilizada pelo ONS preenchida, possvel carregar em um projeto

Elipse Gateway todas as variveis de entrada e sada no protocolo desejado. A

figura 15 mostra a tela de importao da lista de pontos do ONS, no prprio sistema

possvel definir o driver de leitura dos pontos na unidade, nesse caso o driver de

sada IEC 104, um dos lidos pelo ONS.

Figura 15 - Tela importao, fonte: Prprio Autor

Outra vantagem da utilizao do Elipse a configurao de redundncia nativa.

Instalando-se dois projetos idnticos em servidores diferentes possvel configurar o

controle de redundncia no prprio software para os casos de falha, se um dos

gateways parar de enviar dados o outro assume a transmisso automaticamente

sem perda dos dados ou descontinuidade do servio.


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4.2 Configurao de redundncias

Alm da configurao de redundncia de software no Elipse necessrio estruturaros hardwares para que todo o sistema transmita os dados com a maior

confiabilidade possvel. possvel ter redundncia desde o servidor onde est

instalado Elipse at os roteadores de sada para o ONS.

Preferencialmente, os gateways Elipse devem ser instalados em servidores com

fonte de alimentao redundante, esta estratgia permite a manuteno do

funcionamento do servidor em caso de falha em uma das alimentaes. Se estiver

alimentado por duas redes de distribuio diferentes o sistema s para de funcionarcaso as duas falhem ao mesmo tempo. Se houverem nobreaks instalados nas redes

a autonomia est garantida por mais tempo j que estes equipamentos sustentam a

alimentao por longos perodos.

Outra necessidade do servidor a quantidade maior de placas de rede. Cada

servidor gateway deve possuir ao menos trs placas de rede. Uma ou mais para se

conectar aos sistemas de automao e duas para conexo aos switches que esto

antes do firewall. Cada gateway se conecta a cada um dos switches redundantes,como a comunicao ponto a ponto independente do caminho o gateway deve ser

acessvel por somente um endereo. Para que as duas placas possam receber o

mesmo endereo elas devem ser configuradas como um time ou ponte.

No sistema Windows possvel configurar uma ponte de forma simples, no

gerenciador de configuraes de dispositivos deve-se selecionar a duas placas de

rede pressionando CTRL, clicando com o boto direito do mouse em uma das

placas de rede possvel selecionar a opo conexes de ponte. Aps oprocessamento as duas placas aparecero no gerenciador como um Network Bridge

podendo ser atribudo somente um endereo IP para as duas placas.

Para a arquitetura de envio de dados ao ONS os switches devem ser configurados

em modo hot standby, para isto o switch deve permitir a configurao do Hot

Standby Router Protocol (HSRP) que basicamente permite que um dos switches da

rede fique ativo e o outro em espera, quando o primeiro switch falha o segundo

assume a comunicao automaticamente com perda mnima de pacotes.


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Da mesma forma que os switches, os firewalls tambm devem possuir redundncia.

A alta disponibilidade pode funcionar de dois modos ativo/passivo e ativo/ativo. No

modo ativo/passivo os dois mantm a sincronizao das configuraes e

informaes de sesso para que a qualquer falha do dispositivo ativo, o passivo

assuma a filtragem de pacotes na rede.

No modo ativo/ativo os dois firewalls funcionam ao mesmo tempo sincronizando

qualquer informao de configurao e sesso, mas quando ocorre uma falha

somente um dos equipamentos perde as conexes e o outro no altera sua

condio somente assume todas as aes sobre a rede. Os dois mtodos so

seguros, como a proposta utilizar hot standby para os switches, o modo ativo

passivo se adequa melhor para os firewalls e ainda economiza energia j que um

dos equipamentos no se mantem em pleno funcionamento.

A figura 16 um exemplo de conexo de gateways totalmente redundante. Neste

caso gateways com placas em times se conectam a switches redundantes hot

standby, que se conectam a firewalls ativos/passivo e roteadores e duas operadoras

diferentes.

Figura 16 - Conexo redundante da rede de automao, fonte: prprio autor


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4.3 Segregao da redes

A segregao das redes fundamental para a proteo dos contedos transmitidos

ao ONS. Garantir a integridade possvel com a separao lgica das redes.

Poucas informaes podem transitar entre o meio corporativo e a automao, a mais

importante o conjunto de dados requisitado pelo ONS. A segregao ocorre em

dois nveis, entre a rede corporativa e a rede ONS e entre a rede de automao e a

corporativa.

Para as usinas do grupo renova energia enviarem dados ao ONS o link de

comunicao deve ser conectado ao SA do nordeste j que todas as unidades esto

localizadas nessa regio. A estrutura de coleta do ONS nordeste composta por

trs servidores, dois possuem o sistema SAGE (ELETROBRAS, 2015) instalado e o

outro uma ferramenta de confiabilidade para teste de integridade de comunicao.

Essa arquitetura permite que ao mesmo tempo o ONS colete dados da usina e

avalie a qualidade do envio de dados.

Cada um dos servidores do sistema de aquisio do ONS possui um IP, mas paraaumentar a segurana esse servidor no deve acessar dados da rede de automao

diretamente, pois o firewall permite somente o acesso de um endereo para outro

passando por somente uma porta. Para o IP dos servidores do ONS no ser

adicionado a rede coorporativa, diminuindo a segurana, o firewall implementa um

NAT transcrevendo o endereo do ONS em um endereo corporativo. A figura 17

apresenta um exemplo de traduo NAT onde o firewall traduz os endereos

externos 172.18.10.81, 172.18.10.82 e 172.18.10.17 externos em endereos

corporativos 10.41.51.57, 10.41.51.58 e 10.41.51.59.

Alm do NAT as regras de firewall s permitem consultas em icmp, o que permitem

teste tipo ping, que verificam se o endereo est ativo na rede, e a comunicao

pela porta 2404 que a porta padro de comunicao do protocolo IEC-104, dessa

forma restringindo os protocolos de acesso a rede corporativa.


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Figura 17 - Traduo NAT de um endereo externo

Do lado da automao a segregao funciona de forma similar, os dois gateways

consultados pelo ONS possuem IPs na rede de automao, mas esto visveis paraa rede coorporativa como IPs traduzidos por NAT, por exemplo, o firewall traduz os

endereos da rede de automao 10.183.50.64 e 10.183.50.65 externos em

endereos corporativos 10.41.51.54 e 10.41.51.55.

Entre o meio corporativo e a automao obrigatrio que a porta 2404 e icmp

estejam liberados para a comunicao entre os IPs dos gateways do na rede de

automao e os IPs ons corporativos.

Desta forma as regras de firewall seriam estruturadas como apresentado nas tabelas

1 e 2, a tabela 1 exibe as regras do firewall de entrada do ONS, os IPs do ONS se

comunicam com os IPs dos gateways na rede corporativa. Na tabela 2 so exibidas

as regras onde permitida a comunicao dos endereos da automao com os IPs

do ONS na rede corporativa.


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Tabela 1 - Regras o Firewall que segrega rede corporativa e ONS, fonte: prprio autor (2015)

Grupos de Ips Firewall 1Descrio Nome do grupo Endereos

Sistema de Aquisio ONS ONS_Group

172.18.10.81,172.18.10.82 e172.18.10.17

Gateways Automao ComNAT para rede corporativa AUTOMACAO_NAT_Group

10.41.51.54 e10.41.51.55

Grupos de PortasDescrio Nome do grupo Portaportas ONS_Ports 2404/tcp

RegrasOrigem Destino PortaONS_Group AUTOMACAO_NAT_Group ONS_PortsAUTOMACAO_NAT_Group ONS_Group ONS_Ports

Tabela 2 - Regras o Firewall que segrega rede de automao e corporativa, fonte: prprio autor(2015)

Grupos de Ips Firewall 2Descrio Nome do grupo Endereos

Sistema de Aquisio ONScom NAT para para redecorporativa ONS_NAT_Group

10.41.51.57,10.41.51.58 e10.41.51.59

Gateways Automao AUTOMACAO_Group10.183.50.64 e10.183.50.65

Grupos de PortasDescrio Nome do grupo Portaportas ONS_Ports 2404/tcp

Regras

Origem Destino PortaONS_NAT_Group AUTOMACAO_Group ONS_PortsAUTOMACAO_Group ONS_NAT_Group ONS_Ports

Alm de toda estrutura de redundncia e segregao tambm possvel implantar

estratgias de monitoramento de toda a estrutura implantada, incluindo gateways e

infraestrutura de telecomunicao.


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4.4 Monitoramento da conexo com o ONS

Existem no mercado diversos sistemas capazes de monitorar redes, hardware esistemas operacionais e qualquer um pode ser utilizado para o monitoramento na

infraestrutura idealizada para comunicao de dados para o ONS por rede

corporativa. Um destes sistemas o Zabbix.

Com Zabbix possvel monitorar de diversas formas os mais variados equipamentos

presentes em uma rede, analisando informaes em tempo real dos mais diversos

nveis de rede. O sistema permite a visualizao dos recursos de forma grfica

facilitando a interatividade. possvel criar descritivos, mapas, grficos, telas, almde gerar alertas por e-mail e SMS. (ZABBIX, 2015)

Utilizando sistemas de monitorao por software como o Zabbix possvel monitorar

o hardware do gateway. Existem diversos templates de hardware para

computadores genricos e servidores dos mais diversos fabricantes. Utilizao de

processamento, memria e ocupao de disco so exemplos de variveis que

podem ser monitoradas pelo sistema.

Tambm possvel monitorar o sistema operacional instalado no servidor gateway

independente do tipo, Windows, Linux e Unix entre outros, possvel analisar os

processos que esto em funcionamento, inicializar processos crticos

automaticamente e emitir aletas e relatrios de falha. Alm da informao

instantnea todo o histrico guardado. (ZABBIX, 2015)

A informao em tempo real e histrico proporciona ao gestor um poder de anlise

ampliado sobre todo o sistema de forma ampliada ou detalhada, possibilitando

prever falhas e planejar melhorias da infraestrutura.

Alm transmitir os dados ao ONS o Elipse Data Gateway disponibiliza os dados

processados em protocolo OPC esses dados podem ser utilizados para

monitoramento do prprio gateway, estabelecimento de comunicao, taxa de

transmisso e qualidade dos dados, entre outras variveis a partir de um sistema de

superviso e controle ou historiador de dados de automao.

Esse tipo de monitoramento permite que a operao da usina possa intervir deimediato no momento que ocorrer qualquer falha de dados do gateway. Essa uma


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monitorao complementar a realizada por softwares de monitoramento comum,

pois ferramentas como o Zabbix so construdas para monitorar hardware, software

e redes, no se aprofundando na transmisso de pacotes por um gateway ou

protocolo especfico.

Para que as monitoraes possam ocorrer dentro da arquitetura protegida por

firewalls necessrio que regras tambm sejam estabelecidas para permitir a

transmisso de dados para o servidor Zabbix e comunicao OPC, o protocolo OPC

no tem portas definidas por isso devem ser fixadas portas na configurao DCOM

do OPC, a tabela 3 apresenta a proposta de regras de firewall para monitoramento

do gateway via Zabbix e OPC a partir da rede corporativa, nesse exemplo a faixa de

portas para comunicao OPC vai da 5000 a 5010, estas portas OPC foram

selecionadas por no serem utilizadas por padro para outros protocolos utilizados.

Tabela 3 - Regras para segregar clientes zabbix e OPC da rede corporativa para a rede deautomao

Grupos de Ips Firewall 2

Descrio Nome do grupo EndereosServidores de minitorao

Zabbix

ZABBIX_Group10.41.51.10 e

10.41.51.11Servidores de minitoraoOPC OPC_Group

10.41.51.12 e10.41.51.13

Gateways Automao AUTOMACAO_Group 10.183.50.64 e10.183.50.65

Grupos de Portas

Descrio Nome do grupo Porta

portas Zabbix Zabbix_Ports 10050,161/tcp,161/udp

portas OPC OPC_Ports 5000-5010/tcp

RegrasOrigem Destino Porta

ZABBIX_Group AUTOMAC

TRANSMISSÃO DE DADOS DE PARQUE GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA EM TEMPO REAL PARA O ONS ATRAVÉS DE...

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