Em 14 de dezembro de 2016, na sede do CEPRI - Chinese Electric Power Research Institute (Instituto de Investigação da Energia Elétrica da China), o R&D Nester apresentou os resultados do projeto intitulado «Subestação do Futuro» a um grupo de peritos do CEPRI e de várias universidades chinesas.

Este projeto foi concebido pelo R&D Nester, um centro de investigação e desenvolvimento detido pela REN (operador da rede de transporte portuguesa) e pela State Grid Corporation of China.

O objetivo deste projeto de três anos consistiu na definição das especificações da próxima geração de sistemas de proteção, automação e controlo (PAC) para subestações de transmissão de energia elétrica.

O projeto compreendeu as seguintes etapas principais:

• Elaboração do documento «Visão» - a base do projeto, que engloba ideias, conceitos e preocupações.
• Elaboração do documento «Guia de Referência», com a identificação dos requisitos do sistema PAC pelas partes interessadas que o utilizam.
• Criação de um centro de simulação, composto por um conjunto de equipamentos e software, destinado aos ensaios do sistema definido.
• Em simultâneo, definição das especificações do sistema PAC.
• Por último, realização de ensaios para a prova de conceito do sistema desenvolvido.

O conjunto de ensaios inicial compreendeu equipamento de vários fabricantes de sistemas de proteção e automação (EFACEC, NARI e ABB) e de dispositivos de comunicações (Cisco e Hirschmann) de renome internacional.

Esses dispositivos foram integrados no centro de simulação, cujo elemento principal é um simulador de sistemas de energia em tempo real (RTPSS) que permite a realização de ensaios ‘closed-loop', nos quais o RTPSS simula uma parte da rede de transmissão portuguesa, interagindo com o sistema secundário (proteção e automação).

Dada a sua importância crescente, o estudo relativo à rede de comunicação na subestação foi abordado no presente projeto. Para desempenhar esta tarefa, foi integrado no centro de simulação um analisador e gerador de tráfego de rede (equipamento físico) e o RTPSS foi utilizado para efeitos de co simulação, ou seja, a simulação combinada das redes de energia elétrica e de comunicação.

A norma internacional IEC 61850, cujo principal objetivo consiste na interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes, foi adotada na especificação e configuração do sistema, com recurso a uma ferramenta independente.

No âmbito da IEC 61850, foi testada a conformidade dos serviços e modelos de dados dos IED (dispositivos eletrónicos inteligentes, por exemplo relés de proteção e unidades de comando) e a interoperabilidade da comunicação GOOSE e de valores amostrados entre os IED, bem como a comunicação cliente-servidor (MMS) entre os IED e o sistema SCADA local.

Os IED foram instalados de modo a formar um sistema de controlo e automação de um painel de linha de transporte de Muito Alta Tensão, ligada ao RTPSS. A interação entre os IED foi objeto de um ensaio funcional que incluiu as funções de proteção de distância e de máxima intensidade, a religação, a emissão de comandos a partir do SCADA local e nacional, a aquisição pela unidade principal de proteção dos valores amostrados enviados pelas merging units, o envio das medidas para o SCADA local, a redundância entre os IED e a sincronização horária através do protocolo PTP.

Foi também testado o desempenho dos switches de comunicação, através da medição da latência e do jitter e ainda do funcionamento como ‘relógio transparente'.

Os ensaios realizados confirmaram que o sistema foi corretamente concebido e pode ser aplicado a uma subestação real.

Na sequência deste projeto, foram publicados vários artigos técnicos e científicos, designadamente os seguintes:

• A joint research on the substation of the future between Portugal and China, apresentado na APAP (Advanced Power System Automation and Protection), em Nanquim, na China, em setembro de 2015.
• Enhanced testing platform for the Smart Substation, apresentado na PAC World Conference, realizada em Liubliana, na Eslovénia, em junho de 2016.
• Integrated Simulation Model of Power System Protection Schemes and Process Bus Communication Networks, apresentado na EPEC (Electrical Power and Energy Conference) 2016, realizada em Otava, no Canadá, em outubro de 2016.
• Using the IEC 61850 formal description capabilities towards a vendor-independent PAC specification, apresentado no colóquio do CIGRE, sob o tema «Building Smarter Substations», realizado na Cidade do México, em novembro de 2016.

Além disso, o pedido de patente «System and method for configuring IED process bus network switches from substation topology specification» foi submetido com êxito.

O trabalho realizado permite que os operadores da rede elétrica elaborem as especificações para as suas subestações e incorporem os benefícios das novas capacidades das chamadas «smart grids».