APLICAÇÃO DE IoT (INTERNET OF THINGS) NA INDÚSTRIA DA ENERGIA

A TTE INTERNATIONAL LDA é uma empresa especializada no desenvolvimento de negócios internacionais e na internacionalização de empresas através de uma rede de colaboradores. Podemos ajudar clientes em potencial a expandir para os mercados desejados. A TTE INTERNATIONAL LDA tem escritórios em Portugal, Espanha e na Turquia com representantes em África, Ásia, América do Norte e América Central, combinando experiência local e global para garantir que estamos sempre prontos para ajudar os nossos clientes a expandir os seus negócios para novas áreas geográficas.

Os membros da TTE INTERNATIONAL LDA estão envolvidos no Setor de Energia há mais de 40 anos. Além disso, também temos disponíveis contatos nas indústrias auxiliares que fornecem diretamente aos principais empreiteiros, empresas de engenharia, fabricantes de equipamentos elétricos, empresas de instalação e manutenção etc.

A INTERNET DAS COISAS (IoT – The Internet of Things)

A INTERNET DAS COISAS (IOT) é um termo abrangente para uma lista de tecnologias que abrange dispositivos de todos os tipos. Este basicamente aponta para um futuro em que uma miríade de dispositivos poderão comunicar entre si, decifrando o melhor resultado para diversas situações em pouco tempo. Isso incluirá luzes que detetam movimento dentro de uma sala e desligam e ligam quando for necessário. No setor da energia, as concessionárias usam a tecnologia IoT conforme esteja disponível. Não está no limite na maioria das vezes e serve o básico. Por exemplo, a tecnologia tem sido usada para controlar ativos e aumentar a segurança, bem como para controlar a rede.

CENÁRIO ATUAL

A resiliência da rede e o fornecimento seguro de energia ou eletricidade são muito mais difíceis agora com o aumento dos recursos de energia distribuída (DER) e o envelhecimento da estrutura das redes de transmissão e distribuição. As redes de distribuição estão evoluindo a partir de uma estrutura de longa data. Isso foi colossal e central em uma nova estrutura de rede onde as partes interessadas estão mais distribuídas e em constante comunicação umas com as outras. Os sistemas de rede de distribuição que foram projetados e operados convencionalmente para um fluxo de potência direcional terão fluxo de carga multidirecional e isso trará regulação de tensão, fluxo de potência reativa e perdas técnicas adicionais e esses são problemas sérios que podem levar o sistema a um ponto inoperável.

Os sistemas para resolver esses problemas também terão que ser distribuídos na natureza e reunirão um requisito de recursos substancial. Por isso mesmo, necessitamos encontrar sistemas que utilizem os ativos existentes de forma mais eficaz, operando-os com tecnologias de informação integradas. É muito importante que as empresas de distribuição tenham algum controle e gerenciem a geração fotovoltaica, baterias, estações de carregamento de veículos elétricos e orientem os usuários finais nas suas escolhas para esses sistemas para evitar o aumento dispendioso do sistema. É por isso que pensamos que as empresas de distribuição e os pro-sumidores vão ser stakeholders que estarão em constante interação e que podem começar a dar passos no sentido de permitir essa interação desde já Digitalização

Em última análise, o ponto mais importante a lembrar é o usuário final. Fornecedores de energia e empresas de serviços públicos que procuram utilizar tecnologias de IOT, para gerar benefícios internos e externos, só terão sucesso se também envolverem o consumidor. Isso se concentra na confiabilidade e durabilidade da rede. Não é mais eficiente ter controlo central sobre cada instalação de geração ou transmissão, mas implantar uma série de sensores inteligentes para cada instalação que pode gerir loops de informações. Obviamente, isso exigirá implantações massivas de hardware e software, mas o retorno sobre o investimento será substancial. Existem muitos exemplos do uso de IOT no setor de energia e alguns deles são SCADA e sistemas de gestão do desempenho, AMI, ADMS,

SCADA

Controlo Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA) permite a monitoração centralizada dos sistemas de transmissão e geração, situados longe dos centros de controlo. As Unidades Mestras Centrais podem controlá-los por meio de uma interface de utilizador que permite entrada manual e tomadas de decisões automatizadas. Isto é, o SCADA permite que os humanos interajam remotamente. A IOT levará o SCADA para o próximo nível. Devido aos dispositivos IOT, tornou-se possível transformar cada objeto em um transceptor. Enviar e receber volumes de dados a cada minuto permitirá que melhores decisões sejam tomadas. A IOT permitirá dados históricos ou dados preditivos e análises avançadas para o SCADA para aumentar a eficiência da operação, enquanto o SCADA se concentra nas operações do dia a dia, o que permite ações anteriores e os dados coletados para influenciar as decisões tomadas que influenciam ainda mais outras ações e assim por diante.

SCADA com IOT formará parte da monitoração do desempenho para geração. Essa opção de monitoração do desempenho (Performance Monitoring) permitirá valores de produção previstos, valores de PR, desempenho dos equipamentos e outras métricas importantes que maximizarão a geração e melhorarão a O&M. No entanto, existem algumas dificuldades com sistemas SCADA e monitores IOT

INFRAESTRUTURA DE MEDIÇÃO AVANÇADA (AMI –  Advanced Metering Infrastructure Solution)

A Infraestrutura de Medição Avançada (AMI) é um sistema integrado de medidores inteligentes, redes de comunicação e sistemas de gestão de dados que permite a comunicação bidirecional entre concessionárias e clientes do lado do medidor. A AMI fornece a capacidade de medir automaticamente e remotamente o uso de eletricidade, conectar e desconectar serviços, detectar adulterações, identificar e isolar interrupções e monitorar a tensão. AMI também permite monitorizar e controlar medidores remotamente. Assim, permite às concessionárias uma melhor monitorização do consumo de energia e cobranças mais precisas, permitindo também aos concessionárias reduzir os seus custos operativos. Uma combinação destes dois permite análises preditivas de situações e preparação para tempos de uso pesado e leve. Em geral, as redes inteligentes estão a avançar a largo passos com AMI.

ADMS – REDE INTELIGENTE (SMART GRID)

É necessário possuir uma rede inteligente e esta deve ser modernizada em duas fases.

HABILITAÇÃO

Isso começa com a coleta de dados e avança para uma análise mais profunda à medida que o processo avança, permitindo que novos insights surjam sobre geração de energia, eliminando ineficiências, abrindo os engarrafamentos na transmissão etc. Novas informações de operações de rede e clientes as interações também permitem a chegada de sistemas de autocorreção que com o tempo aprendem a corrigir falhas ou lidar com falhas por conta própria. Por exemplo, o monitoramento de transformadores não é mais um problema com as soluções de IOT. Decisões serão tomadas em milissegundos e configurações inseguras de circuitos elétricos e equipamentos de distribuição serão evitadas. Isso pode ser alcançado por soluções baseadas em IOT.

OTIMIZAÇÃO

Novos métodos de otimização permitirão a construção de instalações totalmente novas, que serão desprovidas de todas as ineficiências e fraquezas das instalações antigas. A interoperabilidade entre os medidores, desde a concessionária até o cliente, permitirá uma melhor utilização dos recursos. E isso também significará que a concorrência entre os líderes do setor por soluções baseadas em IOT se intensificará, com a criação de opções mais baratas para os clientes.

ADMS

ADMS é um sistema avançado de gestão da distribuição e cria um sistema unificado de monitorização e controlo, usando de dispositivos IOT. O ADMS é chave no alcance da otimização da rede inteligente, ao combinar dados de SCADA, GIS, gestão dos dados de medidores, gestão das interrupções e sistemas de informações do cliente. ADMS oferece muitos benefícios para serviços públicos. Por exemplo, a resposta a interrupções pode ser feita automaticamente com a gestão dos recursos humanos (WFM), reduzindo assim os tempos de resposta e por conseguinte aumentando a satisfação do cliente.

IoT E OS SISTEMAS SCADA 

No setor de serviços públicos, a monitorização de toda a rede, utilizando monitores ou controlos IoT industriais e sistemas SCADA, já começou a ser um dos problemas críticos a serem resolvidos devido à natureza mutável da rede. Como as concessionárias estão a usar os protocolos industriais em diferentes sistemas. IoT (Internet of Things) ou mais especificamente Industrial IoT monitoriza ou controla equipamentos e dispositivos críticos que requerem um sistema robusto e segurança. Este requisito destaca alguns problemas técnicos no domínio IoT que devem ser resolvidos antes de expandir essas soluções a toda a rede. Portanto, qualquer solução para serviços públicos no domínio IoT deve manter o serviço confiável, mas não bloquear qualquer inovação que torne o sistema mais eficiente.

O primeiro ponto que precisamos explorar é o uso de novos protocolos de comunicação e a criação de novos padrões para o domínio Utility IoT que torna o fornecedor de soluções independente. Nos sistemas SCADA existentes, as concessionárias usam os protocolos industriais, como IEC 60870-5-104, IEC 61850 ou DNP3, que tornam todo o fornecedor do sistema independente e consistente. Mas não é fácil e eficaz usar esses protocolos para RTUs, gateways e sensores de baixo custo. O número de pontos de monitoração, o poder computacional necessário e a complexidade do sistema de comunicação nos forçam a usar protocolos IoT simples também na rede LV. Protocolos como MQTT, REST ou COAP são os principais candidatos a esses tipos de sistemas, mas alguns padrões devem ser definidos para torná-los independentes de fornecedores e confiáveis. Nas plataformas IoT existentes, as estruturas de mensagens partilhadas entre o dispositivo e o sistema central são totalmente personalizadas e a maioria delas é projetada apenas para dados de sensores simples.

PROBLEMAS DO SCADA E DOS SISTEMAS IOT 

Os desafios dos sistemas IoT e scada

A segurança dos monitores ou controlos IoT industriais também é diferente dos sistemas SCADA convencionais, e o requisito de comunicação entre esses sistemas convencionais e novas tecnologias obriga-nos a criar um sistema totalmente e suficientemente seguro e flexível para conectar milhares de dispositivos sem restringir nenhum acesso remoto a terminais.

E devido ao número cada vez maior de dispositivos conectados ao sistema, todo o projeto deve ser escalável horizontalmente, o que é completamente diferente das soluções SCADA convencionais. Outro desafio neste tipo de sistemas é a evolução da estrutura dos requisitos de alta disponibilidade e failover. O requisito de escalabilidade horizontal torna obrigatório executar esses sistemas como um cluster e gerir igualmente todos os dispositivos de várias zonas em um modo de operação normal. Além disso, o uso de inteligência artificial e computação de borda em nós LV requer dados adicionais além de configurações simples de sistemas centrais. Estas podem ser algumas configurações, sinais em tempo real como preço ou previsões de curto prazo como o clima. Portanto, os dispositivos de borda devem obter esses dados da plataforma IoT ou estar conectados a outras redes públicas, o que cria alguns problemas de segurança.

DEBATES

Podemos iniciar debates sobre requisitos técnicos para um sistema LV que inclua monitores ou controles IoT industriais, Inteligência Artificial e comunicações com sistemas convencionais.

O debate deve incluir:

• Sistema independente do fornecedor ao usar protocolos IoT de nova geração e novos requisitos nos padrões.
• Projeto de sistemas confiáveis ​​e escalonáveis ​​horizontalmente que se encaixam na infraestrutura de TI existente das concessionárias.
• Requisitos de segurança quando milhares de dispositivos, com capacidade de computação de ponta, estão conectados a este sistema.
• Fluxo de informações suplementares para uso em edge computing