BRPI1102652A2 - sistema de controle de instrumento de subestaÇço - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE DE INSTRUMENTO DE SUBESTAÇçO. A presente invenção refere-se a um sistema de controle de instrumento de subestação. O sistema de controle da instrumento de subestação inclui uma pluralidade de transformadores que geram uma pluralidade de sinais de forma de onda que representam as propriedades elétricas de um corpo principal de instrumento de subestação. Uma unidade de mesclagem é acoplada de maneira comunicativa à pluralidade de transformadores e inclui uma unidade de processamento de sinal e uma unidade de controle. A unidade de processamento de sinal recebe a pluralidade de sinais de forma de onda a partir da pluralidade de transfortnadores e converte a pluralidade de sinais de forma de onda para um sinal digital. A unidade de controle controla a operação da unidade de processamento de sinal com o uso de um dado de configuração. Um dispositivo eletrônico inteligente é acoplado de maneira comunicativa à unidade de mesclagem e recebe o sinal digital a partir da unidade de mesclagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE CONTROLE DE INSTRUMENTO DE SUBESTAÇÃO".

Campo da técnica

A presente invenção refere-se geralmente a um sistema de con- trole de instrumento de subestação e, mais particularmente, a um sistema de controle de instrumento de subestação que digitaliza fragmentos de dados extraídos a partir de um instrumento de subestação e transmite os fragmen- tos de dados digitalizados através de um barramento de processo.

Antecedentes Em um sistema de controle de instrumento de subestação convencional, depois que um transformador (um transformador de corrente de instrumento ("CT") ou um transformador de voltagem de ins- trumento ("VT")) fixado a um corpo principal de instrumento de subestação converte uma corrente ou uma voltagem de um circuito principal de um ins- trumento de subestação em uma corrente ou uma voltagem adequada para a medição, um sistema de controle de proteção mede uma forma de onda (mais adiante nesse documento mencionada como sinal de forma de onda) da corrente ou voltagem. No entanto, em sistemas de controle de instrumen- to de subestação convencionais, é necessário conectar um cabo elétrico a partir do corpo principal de instrumento de subestação ao sistema de contro- Ie de proteção para cada sinal de forma de onda.

Outra abordagem consiste em aplicar um barramento de proces- so ao sistema de controle de instrumento de subestação. No sistema de con- trole de instrumento de subestação, uma unidade de mesclagem é disposta próxima ao instrumento de subestação e os sinais de forma de onda inseri- dos a partir dos vários transformadores são temporariamente inseridos na unidade de mesclagem. A unidade de mesclagem digitaliza e mescla os si- nais de forma de onda a partir dos transformadores, e transmite o sinal de forma de onda digitalizado e mesclado para um sistema de controle de pro- teção de alto nível (Dispositivo eletrônico inteligente ("TED")) através de uma comunicação em série chamada barramento de processo. A digitalização e transmissão dos sinais de forma de onda através do barramento de proces- so podem eliminar os cabos elétricos, reduzir uma carga lateral secundária do transformador e padronizar o sistema de controle de proteção.

A comunicação em série através do barramento de processo do sistema de controle de instrumento de subestação pode ser padronizada para facilitar a comunicação entre a unidade de mesclagem e o IED, até em casos onde a unidade de mesclagem e o IED são feitos por diferentes fabri- cantes. No entanto, o tipo de instrumento de subestação usado (por exem- plo, transformador de voltagem ou linha de transmissão de energia), o tipo de IED usado (por exemplo, um dispositivo de proteção ou um sistema de controle), a disposição do instrumento de subestação ou do IED, e o desem- penho/características exigidas do instrumento de subestação ou do IED po- de depender da subestação. Consequentemente, as características da sub- estação podem afetar a configuração da unidade de mesclagem.

A configuração da unidade de mesclagem pode incluir a taxa de amostragem do sinal de forma de onda enviado a partir do transformador, o valor máximo (escala real) do sinal de forma de onda que pode ser inserido e a característica de filtro de um Filtro passa-baixo ("LPF") analógico, o qual é necessário para evitar o serrilhado gerado na conversão digital do sinal de forma de onda.

Não é prático alcançar a padronização mediante a preparação do hardware da unidade de mesclagem para as inúmeras combinações de características, à medida que deste modo exigiria um número significante de diferentes tipos de unidade de mesclagem. Além disso, a disposição e a con- figuração dos instrumentos de subestação variam tipicamente por expansão. É, portanto, desejável que seja possível modificar facilmente as configura- ções da unidade de mesclagem no lugar. Sumário da invenção

Em vista do que foi mencionado anteriormente, um objetivo da presente descrição éfornecer um sistema de controle de instrumento de subestação que pode modificar uma configuração através de um barramento de processo.

Em uma modalidade exemplificadora, a presente descrição é di- recionada a um sistema de controle de instrumento de subestação que com- preende: uma pluralidade de transformadores; em que a pluralidade de transformadores gera uma pluralidade de sinais de forma de onda que re- presentam as propriedades elétricas de um corpo principal de instrumento de subestação; uma unidade de mesclagem acoplada de maneira comunica- tiva à pluralidade de transformadores que compreende uma unidade de pro- cessamento de sinal e uma unidade de controle; em que a unidade de pro- cessamento de sinal recebe a pluralidade de sinais de forma de onda a partir da pluralidade de transformadores; em que a unidade de processamento de sinal converte a pluralidade de sinais de forma de onda para um sinal digital; em que a unidade de controle controla a operação da unidade de processa- mento de sinal com o uso de um dado de configuração; e um dispositivo ele- trônico inteligente acoplado de maneira comunicativa à unidade de mescla- gem; em que o dispositivo eletrônico inteligente recebe o sinal digital a partir da unidade de mesclagem.

Em outra modalidade exemplificadora, a presente descrição é di- recionada a um sistema de controle de instrumento de subestação que com- preende: um primeiro transformador, em que o primeiro transformador com- preende: um primeiro filtro para filtrar um primeiro sinal de forma de onda que reflete uma característica elétrica de um corpo principal de instrumento de subestação; um primeiro conversor para converter o primeiro sinal de forma de onda para um primeiro sinal digital, uma primeira porta de comuni- cação, em que a porta de comunicação transmite o primeiro sinal digital e recebe um primeiro dado de configuração; em que uma característica de filtro do primeiro filtro é configurada pelo primeiro dado de configuração; e uma unidade de mesclagem; em que a unidade de mesclagem recebe o primeiro sinal digital a partir da primeira porta de comunicação.

Em mais outra modalidade exemplificadora, a presente descri- ção é direcionada a um método para o controle de um corpo principal de ins- trumento de subestação que compreende as etapas de obter uma pluralida- de de sinais de forma de onda que reflete uma propriedade elétrica de um corpo principal de instrumento de subestação; em que uma pluralidade de transformadores obtém a pluralidade de sinais de forma de onda; transmitir a pluralidade de sinais de forma de onda para uma unidade de mesclagem; em que a unidade de mesclagem compreende uma unidade de processa- mento de sinal, uma unidade de controle e uma porta de comunicação; con- verter a pluralidade de sinais de forma de onda para um sinal digital com o uso da unidade de processamento de sinal; direcionar o sinal digital para um dispositivo eletrônico inteligente através da porta de comunicação; inserir um dado de configuração de ao menos um dentre a pluralidade de transforma- dores e a unidade de mesclagem; direcionar o dado de configuração de ao menos um dentre a pluralidade de transformadores e a unidade de mescla- gem para a porta de comunicação; ajustar uma característica de ao menos um dentre a unidade de processamento de sinal e a pluralidade de transfor- madores com o uso do dado de configuração.

As características e vantagens da presente descrição serão prontamente evidentes para os versados na técnica sob uma leitura da des- crição das modalidades exemplificadoras expostas a seguir.

Breve Descrição dos Desenhos

Figura 1 ilustra uma configuração de um sistema de controle de instrumento de subestação de acordo com uma primeira modalidade da pre- sente descrição;

Figura 2 ilustra um exemplo de dado de configuração do sistema de controle de instrumento de subestação da figura 1;

Figura 3 ilustra uma configuração de um sistema de controle de instrumento de subestação de acordo com uma segunda modalidade da presente descrição; e

Figura 4 ilustra uma configuração de um sistema de controle de instrumento de subestação de acordo com uma terceira modalidade da pre- sente descrição.

Embora as modalidades desta descrição tenham sido represen- tadas e descritas e sejam definidas por meio da referência às modalidades exemplificadoras da descrição, tais referências não implicam uma limitação sobre a descrição e nenhuma tal limitação deve ser inferida. O assunto a- presentado é capaz de modificação considerável, alteração e equivalentes em forma e função, conforme ocorrerá aos versados na técnica pertinente e com o benefício desta descrição. As modalidades representadas e descritas desta descrição consistem somente em exemplos e não são exaustivas do escopo da descrição.

Descrição Detalhada das Modalidades

A figura 1 ilustra uma configuração exemplificadora de um sis- tema de controle de instrumento de subestação 1 de acordo com uma moda- lidade da presente descrição. O sistema de controle de instrumento de sub- estação 1 pode incluir um ou mais transformadores 10, uma ou mais unida- des de mesclagem 20, um IED 30, um servidor 40 e um barramento de pro- cesso 50. As várias unidades de mesclagem 20 e o IED 30 podem ser co- nectados através do barramento de processo 50. Na figura 1, uma linha com dois traços curtos e um longo alternado indica um fluxo de dado de configu- ração.

O transformador 10 pode ser fixado a um corpo principal de ins- trumento de subestação (não ilustrado) e pode medir as propriedades elétri- cas do circuito principal do corpo principal de instrumento de subestação. Especificamente, o transformador 10 extrai uma corrente CA passada atra- vés de um circuito principal do corpo principal de instrumento de subestação e converte a corrente CA em uma corrente e uma voltagem adequada para a medição. O transformador 10 pode incluir um ou mais dentre um transforma- dor de corrente computadorizado (CT computadorizado) 101, um transfor- mador de voltagem de instrumento computadorizado (VT computadorizado) 102, um transformador de corrente convencional (CT) 103 e um transforma- dor de voltagem de instrumento convencional (VT) 104. Embora não ilustra- do na Figura 1, várias voltagens ou correntes podem ser inseridas no CT computadorizado 101, VT computadorizado 102, CT 103 e VT 104 do trans- formador 10, a fim de facilitar uma corrente alternada trifásica.

Em uma modalidade exemplificadora, o CT computadorizado 101 pode incluir uma única bobina de Rogowski, um dispositivo em que a bobina de Rogowski e um circuito eletrônico são combinados, e um CT ópti- co em que um elemento óptico, tal como um elemento de Faraday, é utiliza- do. Em uma modalidade exemplificadora, o VT computadorizado 102 pode incluir um único divisor de voltagem, um dispositivo em que o divisor de vol- tagem e um circuito eletrônico são combinados, e um VT óptico em que um elemento óptico, tal como um elemento de Pockels, é utilizado. Em uma mo- dalidade exemplificadora, o CT 103 e o CV 104 podem incluir um dispositivo em que uma bobina é enrolada em torno de um núcleo de ferro para trans- formar a corrente e a voltagem por meio de indução eletromagnética.

A unidade de mesclagem 20 pode ser disposta próxima ao trans- formador 10. As formas de onda de corrente ou voltagem (mais adiante nes- se documento mencionadas como sinais de forma de onda) são inseridas na unidade de mesclagem 20 a partir de um ou mais transformadores dispostos no corpo principal de instrumento de subestação. A unidade de mesclagem 20 mescla os vários sinais de forma de onda e transmite o sinal de forma de onda mesclado para o IED 30 através do barramento de processo 50. Em uma modalidade exemplificadora, o sinal de forma de onda inserido a partir do transformador 10 pode consistir em um sinal analógico.

A unidade de mesclagem 20 pode incluir uma unidade de pro- cessamento de sinal com conversores de entrada 201a e 201b, LPFs (Filtro passa-baixo) 202a a 202d, um multiplexador (MUX) 203, e um conversor de A/D (Analógico/Digital) 204. A unidade de mesclagem 20 pode incluir, adi- cionalmente, uma unidade de controle 205, uma memória 206 e uma porta de comunicação 207.

O conversor de entrada 201a converte um sinal de corrente (por exemplo, uma grande corrente, tal como uma corrente nominal de 5A ou 1A para o circuito eletrônico) a partir do CT 103 em um nível de corrente (por exemplo, vários miliampères) que é manejável pelo circuito eletrônico, e in- sere o sinal de corrente convertido no LPF 202c. Semelhantemente, o con- versor de entrada 201b converte um sinal de voltagem (por exemplo, uma alta voltagem, tal como, uma voltagem nominal de 63,5 V para o circuito ele- trônico) a partir do VT 104 em um nível de voltagem (por exemplo, vários volts) que é manejável pelo circuito eletrônico, e insere o sinal de voltagem convertido no LPF 202d. Os sinais de forma de onda a partir do CT compu- tadorizado 101 e do VT computadorizado 102 são diretamente inseridos nos LPFs 202a e 202b.

Os LPFs 202a a 202d consistem em filtros passa-baixo analógi- cos que são fornecidos a fim de evitar o serrilhado quando o conversor A/D subsequente 204 converte de modo digital o sinal de forma de onda inserido a partir do transformador 10. Os LPFs 202a a 202d passam as faixas de bai- xa freqüência dos sinais de forma de onda inseridos a partir do CT computa- dorizado 101, VT computadorizado 102, CT 103 e CV 104. Cada um dos LPFs 202a a 202d pode incluir um amplificador programável ou um arranjo de portas programável em campo analógico ("FPGA") que pode modificar o ganho do filtro e a característica de filtro.

As saídas dos LPFs 202a a 202d são inseridas no multiplexador 203. Com base em um sinal de tempo inserido a partir da unidade de contro- le 205, o multiplexador 203 insere seqüencialmente os sinais de forma de onda inseridos a partir dos LPFs 202a a 202d, enquanto que comuta os si- nais de forma de onda. O conversor A/D 204 converte o sinal de forma de onda analógico inserido a partir do multiplexador 203 em sinal de forma de onda digital. O conversor A/D 204 pode, então, inserir o sinal convertido digi- talmente na unidade de controle 205.

A unidade de controle 205 inclui um circuito de geração de reló- gio 205a que gera uma freqüência de relógio. A unidade de controle 205 for- nece uma instrução de tempo de comutação para o multiplexador 203 com base na freqüência de relógio do circuito de geração de relógio 205a. A uni- dade de controle 205 fornece uma instrução de tempo de amostragem do sinal de forma de onda no conversor A/D 204 com base na freqüência de relógio do circuito de geração de relógio 205a.

A unidade de controle 205 pode modificar os ganhos e as carac- terísticas de filtro (freqüências de corte) dos LPFs 202a a 202d com base no dado de configuração transmitido a partir do servidor 40. A unidade de con- trole 205 também pode modificar a freqüência de relógio do circuito de gera- ção de relógio 205 a com base no dado de configuração transmitido a partir do servidor 40. A unidade de controle 205 transmite o sinal digitalmente con- vertido inserido a partir do conversor A/D 204 no IED 30 através da porta de comunicação 207 e do barramento de processo 50.

A memória 206 pode armazenar os dados, tais como, um código de operação e/ou um programa. A unidade de controle da unidade de mes- clagem 20 lê os dados armazenados na memória 206, exercendo, assim, uma função da unidade de controle 205. A porta de comunicação 207 trans- mite o sinal digital inserido para o IED 30 através do barramento de processo 50. O circuito de geração de relógio 205a gera o sinal de relógio e insere o sinal de relógio na unidade de controle 205.

O comprimento do cabo elétrico a partir do transformador 10 à unidade de mesclagem 20 pode ser diminuído devido ao fato de que a uni- dade de mesclagem 20 é disposta próxima ao transformador 10. Conse- quentemente, em uma carga lateral secundária do transformador 10, uma carga causada pela impedância do cabo elétrico pode ser reduzida. Isto possibilita que um formato externo e uma massa de um corpo principal do transformador sejam diminuídos sem alterar uma especificação de erro do transformador, contribuindo, assim, para a racionalização do sistema de con- trole de instrumento de subestação.

O IED 30 pode monitorar o estado do corpo principal de instru- mento de subestação com base no sinal digital transmitido a partir da unida- de de mesclagem 20. O IED 30 pode, então, controlar o corpo principal de instrumento de subestação de acordo com o estado do corpo principal de instrumento de subestação.

O IED 30 pode incluir uma primeira porta de comunicação 301, uma segunda porta de comunicação 302 e uma unidade de controle 303. A primeira porta de comunicação 301 recebe o sinal digital transmitido a partir da unidade de mesclagem 20 através do barramento de processo 50. A pri- meira porta de comunicação 301 também pode transmitir o dado de configu- ração, recebido pela segunda porta de comunicação 302, para a unidade de mesclagem 20 através do barramento de processo 50. O dado de configura- ção é descrito posteriormente em detalhes com referência à figura 2.

A segunda porta de comunicação 302 recebe o dado de configu- ração que pode ser transmitido a partir do servidor 40. O servidor 40 transmi- te o dado de configuração para o IED 30 a fim de modificar as configurações dos LPFs 202a a 202d da unidade de mesclagem 20.

A unidade de controle 303 transfere o sinal digital e o dado de configuração entre a primeira porta de comunicação 301 e a segunda porta de comunicação 302. A função da unidade de controle 303 é realizada me- diante a leitura dos dados armazenados na memória 206.

A figura 2 ilustra um exemplo do dado de configuração. O dado de configuração pode ser descrito na forma XML. O dado de configuração pode incluir um ou mais dos seguintes fragmentos de informação: a freqüên- cia de relógio do circuito de geração de relógio 205a; os ganhos e as carac- terísticas de filtro (freqüência de corte) dos LPFs 202a a 202d; o número de tempos de amostragem por ciclo do conversor A/D 204; um número de fun- ção usado para identificar um dos filtros digitais preparados na unidade de mesclagem; um tipo de entrada (corrente/voltagem), um valor nominal e a escala real, os quais são alocados aos números de entrada 1 a 8.

O dado de configuração pode ser descrito para os fabricantes da unidade de mesclagem e IED1 e a interoperabilidade do dado de configura- ção pode ser assegurada entre diferentes fabricantes.

A unidade de controle 205 pode modificar a freqüência de reló- gio do circuito de geração de relógio 205a com base no dado de configura- ção ilustrado na figura 2. Como conseqüência disto, o tempo de comutação do multiplexador 203 e o tempo de amostragem do conversor A/D 204 pode ser alterado. A unidade de controle 205 modifica os ganhos e as característi- cas de filtro (freqüências de corte) dos LPFs 202a-202d com base no dado de configuração ilustrado na figura 2.

Conforme descrito acima, no sistema de controle de instrumento de subestação 1 da primeira modalidade, o servidor 40 transmite o dado de configuração para a unidade de mesclagem 20 através do barramento de processo 50, o qual permite que a configuração da unidade de mesclagem 20 seja facilmente modificada. Consequentemente, a padronização e a ope- ração do sistema de controle de instrumento de subestação 1 podem ser alcançadas.

A figura 3 ilustra uma configuração de um sistema de controle de instrumento de subestação 2 de acordo com uma segunda modalidade da descrição. O sistema de controle de instrumento de subestação 2 da segun- da modalidade inclui o transformador 10, uma unidade de mesclagem 20A, o IED 30, o servidor 40 e o barramento de processo 50. Semelhantemente ao sistema de controle de instrumento de subestação 1, o sistema de controle de instrumento de subestação 2 tem uma configuração em que as várias unidades de mesclagem 20A e o IED 30 podem ser conectados através do barramento de processo 50. Cada configuração do sistema de controle de instrumento de subestação 2 será descrita abaixo. A mesma configuração que aquela da figura 1 é designada pelo mesmo número e a descrição coin- cidente não será repetida.

A unidade de mesclagem 20A do sistema de controle de instru- mento de subestação 2 inclui os conversores de entrada 201a e 201b, os LPFs 202a a 202d, moduladores 208a a 208d, DFs ("Filtros digitais") 209a a 209d, a unidade de controle 205, a memória 206 e a porta de comunicação 207.

Os LPFs 202a a 202d consistem em filtros primários. Os LPFs 202a a 202d podem passar as faixas de baixa freqüência dos sinais de for- ma de onda inseridos a partir do CT computadorizado 101, VT computadori- zado 102, CT 103 e CV 104. Os moduladores D-S 208a a 208d convertem os sinais de forma de onda analógicos inseridos a partir dos LPFs 202a a 202d nos sinais digitais, respectivamente.

Os DFs 209a a 209d removem substancialmente os ruídos de quantização dos sinais digitais inseridos a partir dos moduladores D-S 208a a 208d, respectivamente. Os DFs 209a a 209d podem incluir FPGAs digitais. Os DFs 209a a 209d incluem diferentes tipos de filtros digitais e os DFs 209a a 209d podem modificar os filtros digitais em resposta à instrução a partir da unidade de controle 205. Os DFs 209a a 209d pode incluir filtros de dizima- ção. Os DFs 209a a 209d podem ser realizados por qualquer método ade- quado aceitável para o FPGA digital. A unidade de controle 205 pode modificar os tipos dos filtros di- gitais usados nos DFs 209a a 209d com base no dado de configuração transmitido a partir do servidor 40.

Conforme descrito acima, no sistema de controle de instrumento de subestação 2, o servidor 40 transmite o dado de configuração para a uni- dade de mesclagem 20A através do barramento de processo 50, o qual permite que as configurações (os tipos dos filtros digitais) dos DFs 209a a 209d da unidade de mesclagem 20A sejam facilmente modificadas. Outros aspectos do sistema de controle de instrumento 2 são similares ao sistema de controle de instrumento 1.

A figura 4 ilustra uma configuração de um sistema de controle de instrumento de subestação 3 de acordo com outra modalidade exemplifica- dora da presente descrição. O sistema de controle de instrumento de subes- tação 3 pode incluir um transformador 10A, uma unidade de mesclagem 20B, o IED 30, o servidor 40 e o barramento de processo 50. Semelhante- mente ao sistema de controle de instrumento de subestação 1, o sistema de controle de instrumento de subestação 3 tem uma configuração em que as várias unidades de mesclagem 20B e o IED 30 são conectados através do barramento de processo 50. Cada configuração do sistema de controle de instrumento de subestação 3 será descrita abaixo. A mesma configuração que aquela da figura 1 é designada pelo mesmo número e a descrição coin- cidente não será repetida.

O transformador 10A é fixado ao corpo principal de instrumento de subestação (não ilustrado). O transformador 10A converte a grande cor- rente e a alta voltagem do corpo principal de instrumento de subestação na corrente e voltagem adequada para a medição. Os exemplos do transforma- dor 10A incluem um CT computadorizado 101A e um VT computadorizado 102A. Embora não ilustrado na figura 4, várias voltagens ou correntes po- dem ser inseridas no CT computadorizado 101A e VT computadorizado 102A do transformador 10A, a fim de lidar com a corrente alternada trifásica.

O CT computadorizado 101A pode incluir um LPF 101a, um conversor A/D 101b e uma porta de comunicação 101c. O LPF 101a consis- te em um filtro passa-baixo analógico que é fornecido a fim de evitar o serri- lhado quando o conversor A/D 101b subsequente converte digitalmente o sinal de forma de onda. O LPF 101a passa a faixa de baixa freqüência do sinal de forma de onda. O LPF 101a é formado por um amplificador progra- mável ou um FPGA analógico e pode modificar o ganho e a característica de filtro. O ganho e a característica de filtro são modificados com base no dado de configuração que é transmitido a partir do servidor 40 através do barra- mento de processo 50 e da unidade de mesclagem 20B.

O conversor A/D 101b converte o sinal de forma de onda analó- gico inserido a partir do LPF 101a no sinal digital. A porta de comunicação 101c transmite o sinal digitalmente convertido para a unidade de mesclagem 20B.

O VT computadorizado 102A inclui um LPF 102a, um conversor A/D 102b e uma porta de comunicação 102c. O LPF 102a, o conversor A/D 102b e a porta de comunicação 102c correspondem ao LPF 101a, ao con- versor A/D 101b e à porta de comunicação 101c, respectivamente, e têm as mesmas configurações. Portanto, a descrição coincidente não será repetida.

A unidade de mesclagem 20B inclui uma unidade de controle 205, uma memória 206 e as portas de comunicação 207, 210 e 211. A porta de comunicação 210 conduz a comunicação com a porta de comunicação 101c do CT computadorizado 101A. Especificamente, a porta de comunica- ção 210 recebe o sinal digital transmitido a partir da porta de comunicação 101c e transmite o dado de configuração, transmitido a partir do servidor 40 através do barramento de processo 50, para a porta de comunicação 101c.

A porta de comunicação 211 conduz a comunicação com a porta de comunicação 102c do CT computadorizado 102A. Especificamente, a porta de comunicação 211 recebe o sinal digital transmitido a partir da porta de comunicação 102c e transmite o dado de configuração, transmitido a par- tir do servidor 40 através do barramento de processo 50, para a porta de comunicação 102c.

Conforme descrito acima, no sistema de controle de instrumento de subestação 3, o transformador 10A inclui os LPFs 101a e 102a que são formados pelos amplificadores programáveis ou os FPGAs analógicos, e as configurações dos LPFs 101a e 102a podem ser modificados com base no dado de configuração transmitido a partir do servidor 40. Outros aspectos do sistema de controle de instrumento 2 são similares ao sistema de controle de instrumento 1.

Conforme seria observado pelos versados na técnica, com o be- nefício desta descrição, a presente descrição não se limita às modalidades descritas acima, mas diversas modificações podem ser feitas sem que se desvie do escopo da descrição. Por exemplo, em uma modalidade, o servi- dor 40 pode ser conectado ao barramento de processo 50 através do IED 30. Alternativamente, o servidor 40 pode ser diretamente conectado ao bar- ramento de processo 50. O IED 30 pode incluir uma interface de usuário que tem um dispositivo de vídeo, tal como um monitor, e um dispositivo de entra- da, tal como um teclado e um mouse, e um usuário pode configurar o dado de configuração.

Conforme mostrado nas figuras 1, 2 e 4, em uma modalidade, os diferentes componentes do sistema (por exemplo, transformador(es), unida- de(s) de mesclagem, IED(s) e servidor(es)) podem ser acoplados de manei- ra comunicativa através de redes sem fio e com fio para facilitar a transmis- são de sinais entre os componentes. Tais sistemas são bem conhecidos pe- los versados na técnica e não serão, portanto, discutidos em detalhes no presente documento.

Claims (20)

1. Sistema de controle de instrumento de subestação que com- preende: uma pluralidade de transformadores; em que a pluralidade de transformadores gera uma pluralidade de sinais de forma de onda que representam as propriedades elétricas de um corpo principal de instrumento de subestação; uma unidade de mesclagem acoplada de maneira comunicativa à pluralidade de transformadores que compreende uma unidade de proces- samento de sinal e uma unidade de controle; em que a unidade de processamento de sinal recebe a plurali- dade de sinais de forma de onda a partir da pluralidade de transformadores; em que a unidade de processamento de sinal converte a plurali- dade de sinais de forma de onda para um sinal digital; em que a unidade de controle controla a operação da unidade de processamento de sinal com o uso de um dado de configuração; e um dispositivo eletrônico inteligente acoplado de maneira comu- nicativa à unidade de mesclagem; em que o dispositivo eletrônico inteligente recebe o sinal digital a partir da unidade de mesclagem.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, em que a unidade de mesclagem compreende, adicionalmente, ao menos um dentre: uma memória, em que a memória armazena o dado de configu- ração; um circuito de geração de relógio, em que o circuito de geração de relógio controla ao menos um dentre um tempo de comutação de um mul- tiplexador na unidade de processamento de sinal e um tempo de amostra- gem de um conversor A/D na unidade de processamento de sinal; e uma porta de comunicação, em que a porta de comunicação compreende ao menos um dentre transmitir o sinal digital a partir da unidade de mesclagem para o dispositivo eletrônico inteligente e transmitir o dado de configuração a partir do dispositivo eletrônico inteligente para a unidade de controle.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, em que um barra- mento de processo acopla de maneira comunicativa o dispositivo eletrônico inteligente à porta de comunicação.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositi- vo eletrônico inteligente recebe o dado de configuração a partir de um servi- dor.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositi- vo eletrônico inteligente compreende, adicionalmente, uma interface de usu- ário, em que um usuário pode inserir o dado de configuração com o uso da interface de usuário.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, em que o dado de configuração pode incluir ao menos um dentre uma freqüência de relógio de um circuito de geração de relógio; uma característica de um filtro na unidade de processamento de sinal; uma taxa de amostragem de um conversor A/D na unidade de processamento de sinal; um número de função usado para identificar um filtro digital na unidade de processamento de sinal; um tipo de entrada da unidade de processamento de sinal e um valor nominal da unida- de de processamento de sinal.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, em que a unidade de processamento de sinal compreende: uma pluralidade de filtros passa-baixo; em que a pluralidade de filtros passa-baixo passam uma faixa de baixa freqüência da pluralidade de sinais de forma de onda recebida a partir da pluralidade de transformadores; um multiplexador; em que o multiplexador insere seqüencialmente a pluralidade de sinais de forma de onda a partir da pluralidade de filtros passa-baixo e gera um sinal de forma de onda analógico; e um conversor A/D; em que o conversor A/D converte o sinal de forma de onda ana- lógico para o sinal digital.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, em que a unidade de processamento de sinal compreende: um filtro passa-baixo; em que o filtro passa-baixo passa uma faixa de baixa freqüência de um dentre a pluralidade de sinais de forma de onda recebidos a partir da pluralidade de transformadores; um modulador; em que o modulador converte a faixa de baixa freqüência de um dentre a pluralidade de sinais de forma de onda passados através do filtro passa-baixo para um sinal digital correspondente; e um filtro digital; em que o filtro digital remove substancialmente um ruído de quantização do sinal digital correspondente.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, em que a unidade de controle ajusta o filtro digital com base no dado de configuração.

10. Sistema de controle de instrumento de subestação, que compreende: um primeiro transformador, em que o primeiro transformador compreende: um primeiro filtro para filtrar um primeiro sinal de forma de onda que reflete uma característica elétrica de um corpo principal de instrumento de subestação; um primeiro conversor para converter o primeiro sinal de forma de onda para um primeiro sinal digital, uma primeira porta de comunicação, em que a primeira porta de comunicação transmite o primeiro sinal digital e recebe um primeiro dado de configuração; em que uma característica de filtro do primeiro filtro é configura- da pelo primeiro dado de configuração; e uma unidade de mesclagem; em que a unidade de mesclagem recebe o primeiro sinal digital a partir da primeira porta de comunicação.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que a porta de comunicação recebe o dado de configuração a partir de um dentre a uni- dade de mesclagem, um servidor e um dispositivo eletrônico inteligente.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, em que a unida- de de mesclagem compreende ao menos um dentre transmitir o primeiro sinal digital para um dispositivo eletrônico inteligente e receber o dado de configuração a partir de ao menos um dentre o dispositivo eletrônico inteli- gente e um servidor.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, que compreen- de, adicionalmente, um dispositivo eletrônico inteligente que compreende: uma primeira porta de comunicação, em que a primeira porta de comunicação se comunica com uma porta de comunicação da unidade de mesclagem; uma segunda porta de comunicação; em que a segunda porta de comunicação se comunica com um servidor; e uma unidade de dispositivo eletrônico inteligente, em que a uni- dade de dispositivo eletrônico inteligente controla a operação da primeira porta de comunicação e da segunda porta de comunicação.

14. Sistema de controle de instrumento de subestação, de acor- do com a reivindicação 10, que compreende, adicionalmente: um segundo transformador, em que o segundo transformador compreende: um segundo filtro para filtrar um segundo sinal de forma de onda que reflete uma característica elétrica de um corpo principal de instrumento de subestação; um segundo conversor para converter o segundo sinal de forma de onda para um segundo sinal digital, uma segunda porta de comunicação, em que a segunda porta de comunicação transmite o segundo sinal digital e recebe um segundo da- do de configuração; em que uma característica de filtro do segundo filtro é configura- da pelo segundo dado de configuração; e em que a unidade de mesclagem recebe o segundo sinal digital a partir da segunda porta de comunicação.

15. Método para o controle de um corpo principal de instrumento de subestação, que compreende as etapas de: obter uma pluralidade de sinais de forma de onda que refletem uma propriedade elétrica de um corpo principal de instrumento de subesta- ção; em que uma pluralidade de transformadores obtém a pluralidade de sinais de forma de onda; transmitir a pluralidade de sinais de forma de onda para uma u- nidade de mesclagem; em que a unidade de mesclagem compreende uma unidade de processamento de sinal, uma unidade de controle e uma porta de comunica- ção; converter a pluralidade de sinais de forma de onda a um sinal digital com o uso da unidade de processamento de sinal; direcionar o sinal digital para um dispositivo eletrônico inteligente através da porta de comunicação; inserir um dado de configuração de ao menos um dentre a plura- lidade de transformadores e a unidade de mesclagem; direcionar o dado de configuração de ao menos um dentre a plu- ralidade de transformadores e a unidade de mesclagem para a porta de co- municação; ajustar uma característica de ao menos um dentre a unidade de processamento de sinal e a pluralidade de transformadores com o uso do dado de configuração.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que o sinal de forma de onda compreende dentre um sinal de corrente e um sinal de voltagem.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que o dado de configuração é direcionado ao menos um dentre a pluralidade de trans- formadores e a unidade de mesclagem por ao menos um dentre um servidor e o dispositivo eletrônico inteligente.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que a unida- de de mesclagem é acoplada de maneira comunicativa ao dispositivo eletrô- nico inteligente através de um barramento de processo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que a unida- de de processamento de sinal compreende: uma pluralidade de filtros passa-baixo; em que a pluralidade de filtros passa-baixo passam uma faixa de baixa freqüência da pluralidade de sinais de forma de onda recebidos a partir da pluralidade de transformadores; um multiplexador; em que o multiplexador insere seqüencialmente a pluralidade de sinais de forma de onda a partir da pluralidade de filtros passa-baixo e gera um sinal de forma de onda analógico; e um conversor A/D; em que o conversor A/D converte o sinal de forma de onda ana- lógico para o sinal digital.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que a unida- de de processamento de sinal compreende: um filtro passa-baixo; em que o filtro passa-baixo passa uma faixa de baixa freqüência de um dentre a pluralidade de sinais de forma de onda recebidos a partir da pluralidade de transformadores; um modulador; em que o modulador converte a faixa de baixa freqüência de um dentre a pluralidade de sinais de forma de onda passados através do filtro passa-baixo a um sinal digital correspondente; um filtro digital; em que o filtro digital remove substancialmente um ruído de quantização do sinal digital correspondente.