terça-feira, 29 de junho de 2010

Testing of Wide Area Protection, Automation and Control Systems

Testing of Wide Area Protection, Automation and Control Systems

This paper published by Alex Apostolov and Marcelo Paulino in Brazilian Symposium on Electrical Systems, 2010, talks about testing of WAPACS.
Testing of wide area protection, automation and control systems plays a very important role in maintaining the stability and security of the electric power system. The paper analyses the components of such systems and discusses the different methods and tools that can be used to ensure the correct operation of such systems under different conditions.
Requirements for testing of distributed applications, time synchronization of test devices and data analysis are described in the paper.

Follow the paper published in this blog (in portuguese).

Testes de Sistemas de Proteção, Automação e Controle de Grandes Áreas - Parte 5

Teste Caixa Preta

Teste Caixa Preta (Black Box) é um método de ensaio muito comum. Neste caso o responsável pelo teste vê o objeto de teste como uma caixa preta. Isso significa que o testador não está interessado no comportamento interno e estrutura da função testada.
No caso da abordagem do teste caixa preta, o sistema de teste só está interessado em encontrar condições sob as quais o objeto de teste não se comporta de acordo com suas especificações. Os dados de teste são derivados unicamente a partir das especificações de entrada e saída do objeto sob teste, sem o conhecimento da estrutura interna da função.
O teste caixa preta é usado tipicamente para:
• Teste de elementos funcionais
• Teste em fábrica de WAPACS
• Teste em aceitação em campo de WAPACS
Uma vez que os elementos funcionais são definidos como as menores unidades independentes que podem existir e podem ser testadas, é claro que o teste de caixa-preta é o único método que pode ser usado para seus testes.
A resposta do objeto sob teste para os estímulos pode ser monitorada pelo sistema de teste usando a operação das saídas físicas, mensagens de comunicações ou relatórios.

Teste Caixa Branca

Teste Caixa Branca (White Box) é um método de ensaio onde o sistema de teste tem como objetivo o teste da operação do objeto teste sob condições de ensaio e a comprovação de seu comportamento interno e estrutura.
Tratando-se de WAPACS significa que irá não só acompanhar o funcionamento do sistema no seu limite funcional, mas também acompanhar a troca de sinais entre os diferentes componentes do sistema.
A estratégia de teste permite a análise da estrutura interna do objeto sob teste e seu comportamento, especialmente para o teste no caso de falha do sistema.
Esse método é particularmente útil quando é realizado o teste de funções distribuídas baseadas em diferentes interfaces lógicas.
A observação do comportamento de subfunções ou elementos funcionais é obtido pelo sistema de teste através do monitoramento da troca de mensagens entre os componentes do objeto sob teste. Entretanto, os cenários de teste não precisam ser diferentes dos cenários usados na abordagem de testes caixa preta.

Teste de Cima para Baixo

Os testes de cima para baixo são procedimentos que podem ser amplamente utilizados para WAPACS, especialmente durante os testes de aceitação em campo, quando se pode supor que todos os componentes do sistema já estão configurados e testados. Isto pode ser realizado utilizando as abordagens de teste caixa preta ou caixa branca.
O teste começa com o sistema completo, seguido do teste da função ou subfunção e se necessário o teste do elemento funcional.
No caso dos testes de aceitação em fábrica, quando nem todos os componentes de um sistema ou subsistema estão disponíveis, é necessário o sistema de teste ser capaz de simular a operação desses componentes como esperado, segundo as condições do cenário de teste.
Neste caso, o sistema de teste cria elementos simulados para funções ou elementos funcionais que ainda não estão disponíveis.
Os testes de cima para baixo para novas avaliações dos elementos de níveis superiores devem ser realizados quando forem adicionados elementos de níveis inferiores do sistema.
Cada elemento funcional é testado conforme um plano de teste de elemento funcional, com uma estratégia de cima para baixo. Um modelo de teste é um módulo que simula as operações de um módulo que é especificado dentro de um teste. Ele pode substituir o módulo real (por exemplo, um elemento de monitoramento de linha) para fins de teste.

Teste de Baixo para Cima

O teste de baixo para cima é um método que começa com funções do nível inferior, tipicamente com os elementos funcionais utilizados no sistema, como por exemplo, MMXU ou ZLIN.
Este método é mais adequado para o tipo de testes aplicado por um fabricante ou nos testes de aceitação realizados pelo usuário.
Ao testar sistemas ou funções complexas de vários níveis, elementos funcionais devem ser criados para os que não estão disponíveis. O sistema de ensaio deve ser capaz de simular qualquer componente ausente do sistema ao executar, por exemplo, os testes de aceitação de fábrica. A Figura 3 mostra o exemplo de um elemento simulado.
Existem muitas semelhanças nos cenários de teste utilizados no método de baixo para cima, se comparados com o método de cima para baixo. A principal diferença entre os dois métodos é a ordem em que os testes são executados e o número de testes exigidos.

A descrição dos tipos de teste continua na parte 6.

sábado, 26 de junho de 2010

Só podia ser caipira... (2)


O caipira, observa um engenheiro que trabalha com o teodolito:
- Dotor, pra que serve esse treco aí?
- É que vamos passar uma estrada por aqui, estou fazendo as medições.
- E precisa desse negócio, pra fazê a estrada?
- Sim, precisa. Vocês não usam isso para fazer estradas, não?
- Ah, não, home! Aqui, quando a gente qué fazê uma istrada, a gente sorta um burro e vai seguino ele. Por onde o bicho passá, é o mió caminho pra fazê a istrada…
- Ahh, que interessante! - respondeu o engenheiro - E se vocês não tiverem o burro?
- Bão, daí a gente chama us engenhero…

Os caminhos da energia (fotos por Marcelo Paulino)

Foto tirada em 21 de junho, na estrada Marechal Rondon (interior de SP).


















Vista da UEH Jupiá - CESP

Testes de Sistemas de Proteção, Automação e Controle de Grandes Áreas - Parte 4


Procedimentos para Teste Funcionais

Os procedimentos de teste funcionais podem ser divididos em várias categorias. Eles estão relacionados com a complexidade da funcionalidade dos dispositivos individuais. Esses dispositivos são usados em diferentes níveis hierárquicos do sistema, além de possuírem diferentes tipos de funções distribuídas implementadas.
Deste ponto de vista são apresentados os métodos de teste mais utilizados:
•Teste do elemento funcional
•Teste de integração
•Teste da função
•Teste de sistema
Neste caso uma função pode ser considerada um subsistema com diferentes níveis de complexidade, por exemplo, seja um sistema de monitoramento de função (SM), que faz parte de um WAPACS completo.
Independentemente do que está sendo testado, o objeto sob teste precisa atender a requisitos mínimos para ser testado. Esta é uma característica de desenho de produto que permite que o estado (operável, inoperante, ou degradado) de um sistema ou qualquer dos seus subsistemas seja determinado com confiança e em tempo hábil.
Os requisitos mínimos para o teste tenta qualificar os atributos de design do sistema que facilitem a detecção e isolamento de falhas que afetam o desempenho deste sistema.
Do ponto de vista desses requisitos mínimos, um elemento funcional em um WAPACS é a unidade que pode ser testada, porque ele é o menor elemento que pode existir por si só e trocar informações com outro elemento funcional componente do WAPACS.
A Figura a seguir mostra nós lógicos definidos pela norma IEC61850 incluídos em uma função de controle de linha, bem como limites de diferentes funções.















Fig. Limites da função de monitoramento de linha

Deve-se considerar o objetivo do ensaio e a necessidade de esclarecimento quanto à realização dos testes em relação à aceitação de um novo produto ou função que será usado como um controlador de processo ou monitor de sistema (ou ambos). Isso deve ser feito em relação à engenharia e o comissionamento de um componente de subestação ou do WAPACS completo, ou mesmo de sua manutenção.
Deve-se também considerar as perspectivas dos diferentes métodos de teste que podem ser implementados ainda nos ensaios do mesmo elemento funcional ou função.
Seja o exemplo dos testes da função de monitoramento de sistema durante a fase de aceitação do usuário. Esses testes podem ser concentrados na característica do elemento de medição utilizando métodos de ensaio de busca, embora durante outra etapa, no comissionamento, a obtenção dos tempos de operação para diferentes condições do sistema são mais importantes, e são obtidos através de métodos de simulação transitória.
O conhecimento do comportamento interno do objeto sob teste ou mais especificamente a lógica ou algoritmos implementados determinam como os testes serão executados. Os métodos de ensaio freqüentemente utilizados são:
• Teste Caixa Preta
• Teste Caixa Branca
Um importante aspecto que deve ser considerado durante o teste é a disponibilidade de dispositivos redundantes, desempenhando diferentes funções WAPACS.
As seções que serão apresentadas a seguir discutem em detalhes os diferentes métodos listados anteriormente.
Continua...

sábado, 19 de junho de 2010

José Saramago

"Os sismógrafos não escolhem os terremotos, reagem aos que vão ocorrendo, e o blog é isso, um sismógrafo"
José Saramago

quarta-feira, 16 de junho de 2010

What requirements to get to the interoperability?

What requirements to get to the interoperability between IEDs and between systems based on IEC61850?
This is one of the main issues and the goal of the IEC61850 standard.
IEC 61850 was developed to allow integration of devices from different manufacturers based on the concept of interoperability and support of different philosophies and ability for free allocation of functions and has a DATA MODEL that can be accessed. So, the standard creates the possibility of interoperability, but does not create its direct application.
Interoperability is the ability for IED’s from one or several manufacturer to exchange information and use the information for the their own functions.
What requirements must be met to implement interoperability between IEDs or systems? What are the main points that must be specified to promote interoperability?
What should be specified to be interoperable?

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segunda-feira, 14 de junho de 2010

Testes de Sistemas de Proteção, Automação e Controle de Grandes Áreas - Parte 3

Teste Funcional de WAPACS

Teste funcional é a prática mais amplamente aceita nos sistemas de proteção e controle e é necessário para garantir que o WAPACS e cada um dos seus componentes irão funcionar de acordo com o projeto, sob diferentes condições do sistema elétrico.
O entendimento do que é ou não é para ser testado em um sistema complexo é ainda um grande desafio para muitas empresas. E o tempo necessário para assegurar a qualidade do teste funcional se torna cada vez mais uma grande preocupação para assegurar o sucesso da operação do WAPACS.
Com os testes funcionais, as equipes de engenharia, comissionamento e manutenção traduzem os requisitos funcionais em casos de teste executáveis que confirmem o quão bem o WAPACS satisfaz os requisitos em determinado momento ou em quaisquer condições específicas.
Um plano de teste deve ser desenvolvido para construir um conjunto de testes executáveis que irão definir e verificar os requisitos de funcionalidade, fornecendo uma maneira rápida e objetiva para avaliar o desempenho da funcionalidade testada.
Estes testes devem ser executados regularmente para garantir que as modificações funcionais ou upgrades de firmware não alterem a funcionalidade verificada anteriormente.
Uma prática eficaz para a realização do teste funcional envolve a definição de diretrizes para o uso eficiente das tecnologias de testes disponíveis e, em seguida, a implementação e integração dessas orientações no sistema de gerenciamento de ativos.
Para realizar os testes no sistema de forma eficiente, o responsável pelo teste ou o fornecedor deve ter uma prática definida para sua realização. Essa prática deve ser implementada e integrada no processo de engenharia para que ele possa ser usado consistentemente e regularmente em toda a organização. A definição dos testes funcionais deve fazer parte da concepção do WAPACS.
No momento em que se define a funcionalidade de todos os elementos individuais do WAPACS, também deve ser especificado como cada um deles será testado.
Os itens a seguir discutem diferentes métodos para testes funcionais de WAPACS e seus componentes individuais, em função do tipo de teste executado.
Eles incluem algumas definições dos tipos e métodos a serem usados para testes funcionais e teste de aplicações. Uma vez que estamos testando um WAPACS complexo, é claro que métodos e ferramentas para teste de sistema precisarão ser usados.
O teste de sistema é realizado com o sistema completo e integrado para avaliar a sua conformidade de acordo com seus requisitos especificados. Como regra geral, testes de sistema consideram a integração de todos os componentes que passaram com êxito pelos testes funcionais e de integração.
O teste de sistema é feito para todo o sistema de acordo com Especificação de Requisitos Funcionais (Functional Requirement Specification - FRS) e/ou Especificação de Requisitos de Sistema (System Requirement Specification - SRS).
O teste se destina a fazer a avaliação dentro os limites definidos nas especificações e também além desses limites.
Continua...

domingo, 6 de junho de 2010

Implementação Completa da Norma IEC61850

Hoje foi realizado o primeiro teste no Brasil com a implementação completa da norma IEC61850. Realizado nas instalações da CHESF em Recife-PE, com relé P442 da AREVA e um equipamento de teste CMC356 da Omicron.
Os reponsáveis pelo teste foram Ubiratan Carmo (CHESF), Denys Lellys (AREVA) e eu.
Foram aplicados na rede sinais conformes com a norma IEC61850-9-2, correspondentes a sinais analógicos de tensão e corrente. Também foram monitorados mensagens GOOSE na rede de acordo com o capitulo 9-1 da mesma norma.
Aguardem publicação de mais informações técnicas.
A seguir algumas figuras do teste realizado.

Fig 1 - oscilografia realizado pelo Software WAVEWIN da Areva
Fig 2 - Tela de teste do SW State Sequencer da Omicron e o arranjo de teste

quinta-feira, 3 de junho de 2010

Confira os novos lançamentos da Omicron

Confira os lançamentos das ferramentas de teste para sistemas de proteção, controle e automação. Também para IEDs e sistemas baseados na norma IEC61850.


Qualquer informação adicional, entre em contato.

Testes de Sistemas de Proteção, Automação e Controle de Grandes Áreas - Parte 2

Hiearquia do WAPACS

WAPACS pode ser simples ou complexo com diferentes números de níveis e a hierarquia depende da complexidade do sistema. A figura 1 mostra vários níveis do WAPACS que usa IEDs de proteção multifuncionais como dispositivos nos níveis de monitoramente e execução do sistema. Fig. 1 Diagrama de blocos simplificado da hierarquia do WAPACS

Um WAPACS requer diferentes tipos de comunicação:

•Entre IEDs multifuncionais na parte inferior da hierarquia e o nível de subestação (PACS local)
•Entre WAPACS do mesmo nível
•Entre diferentes níveis do WAPACS
•Entre WAPACS e cargas inteligentes

Todas as interfaces de comunicação citadas acima podem ser baseadas em diferentes protocolos e usar diferentes tipos de links de comunicação.
A norma IEC 61850 desempenha um papel cada vez mais importante devido aos benefícios significativos que as mensagens ponto-a-ponto de alta velocidade desempenham na aplicação dos diferentes elementos funcionais do esquema de proteção, automação e controle.
O conhecimento da hierarquia funcional do sistema e das interfaces entre seus componentes desempenha um papel importante para determinar os requisitos de teste funcional de dispositivos e aplicativos distribuídos.
Eles determinam o limite funcional necessário para descrever o comportamento da subfunção (SF), da função (F) ou do WAPACS completo testado.
O comportamento do sistema, ou de cada um dos seus componentes, precisa ser descrito como a relação entre um conjunto de estímulos aplicados as suas entradas e a alteração do estado das saídas da função, subsistema ou sistema testado.

Continua...