SP76 XIV SYMPOSIUM OF SPECIALISTS IN ELECTRIC OPERATIONAL AND EXPANSION PLANNING SEPTEMBER 30TH THRU OCTOBER 3RD OF 2018 / RECIFE / PE /BRASIL

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1 Maximização da Energia Gerada nas Usinas da Região Norte do Sistema Interligado Nacional por meio do Sistema Especial de Proteção SEP do Bipolo Xingu - Estreito S.L.A. Sardinha (*) G.Cardoso Junior E.F. Oliveira A.F.C. de Aquino A.G. Massaud A.M. Silva P.E.M. Quintão R.S. Gomes L.C. Soares F.M. Silva M.A.N. Silveira A.R. Nunes S.B. Martins R.V. Faria V.G.C. Salles M.F. Silva L.D. Penna F.C.S. Araujo J.M.F. Ferreira J.C. Oliveira R. Treistman ONS Operador Nacional do Sistema Elétrico Brasil RESUMO A transmissão a longas distâncias da energia gerada em aproveitamentos hidrelétricos de grande porte vem lançando mão da tecnologia de transmissão em corrente contínua em alta tensão (CCAT). Tal é o caso das usinas hidrelétricas do rio Madeira e Xingu. Para o caso da usina hidroelétrica de Belo Monte ( MW), no rio Xingu, existirão dois bipolos de MW cada, além de diversas linhas de transmissão em 500 kv que reforçarão a interligação em corrente alternada (CA) já existente. O primeiro bipolo, em operação desde dezembro de 2017, conecta as subestações Xingu (PA) e Estreito (MG). Este bipolo apresenta características importantes em relação à observabilidade e controlabilidade de fenômenos de natureza dinâmica no SIN, possuindo grande potencial para a estabilização do sistema frente a grandes distúrbios. De fato, esse bipolo é o primeiro sistema CCAT incorporado ao SIN com os dois terminais conectados na mesma área síncrona (embedded), reforçando a Interligação Norte-Sudeste. Ressalta-se, todavia, que incertezas na economia brasileira resultaram na indefinição da entrada de importantes reforços de transmissão em corrente alternada (500 kv). Assim, embora a entrada em operação do Bipolo Xingu Estreito venha a minimizar as restrições para despacho das usinas da região Norte, permanecem problemas importantes associados à deficiência da rede CA para o horizonte em questão, como consequência dos problemas na expansão do SIN. Em face do exposto, o ONS desenvolveu estudos para concepção de ações de controle e proteção sistêmica, baseadas em Sistemas Especiais de Proteção - SEP, que visam a garantir a máxima exploração possível dos recursos energéticos disponíveis, respeitados os requisitos de desempenho dinâmico e segurança elétrica do SIN. Este trabalho apresenta a estrutura geral do Sistema Especial de Proteção SEP associado ao Bipolo Xingu Estreito e os resultados obtidos nas simulações digitais realizadas, considerando suas 5 (cinco) lógicas estabelecidas, conforme apresentado a seguir: (*) sardinha@ons.org.br 1

2 SP76 Lógica 1: Perda simples de circuito da LT 500 kv Xingu Tucuruí; Lógica 2: Perda dupla dos circuitos da LT 500 kv Xingu Tucuruí; Lógica 3: Perda do Bipolo Xingu Estreito (último polo); Lógica 4: Contingências na interligação Norte-Sudeste e Lógica 5: Perda de unidades geradoras na UHE Belo Monte PALAVRAS-CHAVE SEP, desempenho dinâmico, bipolo, CCAT. 1. Introdução A usina hidrelétrica Belo Monte, localizada no rio Xingu, no município de Vitória do Xingu, no Estado do Pará, com conexão na Rede Básica realizada na SE Xingu 500 kv, possuirá capacidade instalada de MW por meio de 18 unidades geradoras de 611 MW, com regime de operação a fio d água. A integração da usina de Belo Monte ao Sistema Interligado Nacional (SIN) ocorreu sem a expansão prevista do sistema de transmissão em corrente alternada, em face do atraso em obras importantes de responsabilidade do agente ABENGOA. É o caso da SE Parauapebas e circuitos de 500 kv associados, que estabeleceriam caminho alternativo para escoamento da geração das usinas da região Norte, em especial para a UHE Belo Monte, conforme pode ser visualizado na Figura 1. Figura 1 Diagrama eletrogeográfico do bipolo Xingu-Estreito e do sistema de transmissão CA Para viabilizar a conexão das primeiras unidades geradoras da UHE Belo Monte na configuração citada, minimizando as restrições de despacho nesta usina, foram definidas ações complementares de controle e proteção sistêmica, baseadas em Sistemas Especiais de Proteção SEP. Em sua configuração inicial, as ações tiveram como foco a hipótese de contingências simples e duplas na LT 500 kv Tucuruí Xingu e de contingências duplas na Interligação Norte Sudeste, no cenário Norte Exportador. (*) sardinha@ons.org.br 2

3 No sentido de viabilizar a entrada em operação do primeiro bipolo de corrente contínua no início de 2018, interligando as subestações Xingu (PA) e Estreito (MG), o ONS desenvolveu estudos préoperacionais considerando a nova configuração do SIN com as interligações CA e CC em paralelo. Na prática, embora a entrada em operação do primeiro bipolo minimize as restrições para despacho das usinas da região Norte, permanecem problemas importantes associados à deficiência da rede CA para o horizonte em questão, como consequência dos problemas na expansão da rede CA em 500 kv. Em face do exposto, no âmbito dos estudos pré-operacionais, o ONS priorizou os estudos para definição de um Sistema Especial de Proteção SEP para essa nova configuração, tendo como foco a máxima utilização dos sistemas de transmissão CA e CC, respeitados os requisitos de desempenho dinâmico e segurança elétrica do SIN. 2. Contingências Analisadas Para o desenvolvimento do Sistema Especial de Proteção SEP, o seguinte conjunto de contingências foi analisado e suas respectivas lógicas definidas: 1) Contingências internas ao Bipolo 1 associado à UHE Belo Monte (Lógica 3); 2) Contingências simples (Lógica 1) e duplas (Lógica 2) na LT 500 kv Xingu Tucuruí; 3) Contingências na interligação Norte Sudeste (Lógica 4) e 4) Perda de Unidades Geradoras na UHE Belo Monte (Lógica 5) 2.1. Contingências internas ao Bipolo 1 associado à UHE Belo Monte (Lógica 3) Cenário Norte Exportador (Fluxo Xingu Estreito) Neste cenário, as contingências internas ao Bipolo 1 produzirão a elevação do fluxo na interligação Norte-Sudeste, podendo levar à perda de sincronismo entre os sistemas das regiões Norte/Nordeste e Sul/Sudeste, com a consequente atuação das proteções de perda de sincronismo das interligações Norte-Sudeste e Sudeste-Nordeste. Neste caso, a única ação possível é o corte de geração nas usinas da região Norte. As simulações, identificaram, para cada nível de corte de geração na UHE Belo Monte, a perda máxima de potência possível no Bipolo 1, de modo a garantir a estabilidade do sistema. Para isto, foram utilizadas como premissas a aplicação de curto na linha CC seguida de bloqueio do bipolo com o corte de unidades geradoras na UHE Belo Monte em até 150 ms. Nesta avaliação, visando a assegurar a efetividade do corte de geração, considerou-se as unidades geradoras da UHE Belo Monte despachadas com uma potência de 560 MW, que é o despacho máximo correspondente à altura de queda mínima de projeto. Destaque-se que a seleção das unidades geradoras a serem cortadas, bem como eventuais alterações de prioridade na fila de corte, poderão ser realizadas através da IHM da UHE Belo Monte. De modo a otimizar o corte de geração foi definida a implantação de dois canais de comunicação para a transmissão de sinais digitais provenientes do CLP Master de Serra da Mesa, informando ao Station Control do Bipolo, em Xingu, o nível de transmissão de potência na interligação Norte-Sudeste. As simulações mostraram que os valores de fluxo de potência na interligação Norte Sudeste (FNS) de 2000 MW e 1000 MW são adequados para caracterizar os níveis de transmissão na interligação Norte-Sudeste. Ficaram assim definidas três faixas operativas de fluxo de potência na interligação Norte Sudeste, conforme apresentado na Tabela I. (*) sardinha@ons.org.br 3

4 Tabela I Faixas Operativas de Potência na Interligação Norte Sudeste Bits gerados pelo CLP Master em S. da Mesa Canal 1 Canal 2 Fluxo na Interligação Norte - Sudeste 1 1 FNS 1000 MW MW < FNS 2000 MW 0 0 FNS > 2000 MW Obs.: Se um ou ambos os canais forem perdidos o sinal 0 (zero) será assumido, de tal modo que o corte de geração mais elevado será conservativamente executado. A Tabela II s seguir resume a lógica de corte de geração em função da ordem de potência do Bipolo 1 e do nível de transmissão na interligação Norte-Sudeste (FNS), para o cenário Norte exportador. Tabela II Lógica 3: Cortes de Geração quando de perda do Bipolo 1 Ordem de Potência (MW) Cortes de Geração (nº de UG na UHE Belo Monte) FNS 1000 MW 1000 < FNS 2000 MW 2000 < FNS 4000 MW > As simulações mostraram ainda que, em caso de perda de polo, a utilização da capacidade de sobrecarga do polo remanescente garante a estabilidade da interligação Norte-Sudeste sem necessidade de corte de geração. Tendo em vista que, no final do período úmido da região Norte, a UHE Belo Monte, por sua característica de usina a fio d água, tenderá a operar apenas com suas unidades geradoras convertidas para compensadores síncronos, enquanto a UHE Tucuruí, devido à capacidade de armazenamento de seu reservatório, ainda continuará com alguma capacidade de geração, se o número de unidades geradoras operando como geradores na UHE Belo Monte não for suficiente para atender o corte acima indicado, a Lógica 3 promoverá um corte complementar de máquinas na UHE Tucuruí. Considerando-se que 4 unidades da UHE Tucuruí correspondem a aproximadamente 2 unidades geradoras da UHE Belo Monte, adotou-se a seguinte estratégia: - quando a diferença entre o número de unidades a serem cortadas e o número de unidades operando como geradores é igual a 1, é enviado sinal digital para efetuar um corte complementar de 2 unidades geradoras em na UHE Tucuruí; - quando a diferença entre o número de unidades a serem cortadas e o número de unidades operando como geradores é maior que 1, é enviado sinal digital para efetuar um corte complementar de 4 unidades geradoras na UHE Tucuruí. (*) sardinha@ons.org.br 4

5 A Lógica 3 é automaticamente desabilitada se estiverem ausentes os dois circuitos da LT 500 kv Xingu-Tucuruí uma vez que, nesta configuração, a UHE Belo Monte fica conectada de forma assíncrona ao SIN. A Figura 1 a seguir apresenta esquematicamente a Lógica 3. Figura 2 Lógica 3 (perda de Bipolo) Cenário Sudeste Exportador (Fluxo Estreito Xingu) No cenário Sudeste exportador, não há ação possível para o caso de contingências internas ao Bipolo. Neste caso, será necessário impor uma restrição operativa para o somatório da ordem de potência do Bipolo 1 com o fluxo de potência total nos circuitos da LT 500 kv Miracema Colinas (FMCCO) Contingências Simples e Duplas na LT Xingu-Tucuruí (Lógicas 1 e 2) Para a implementação das lógicas para fazer face a contingências na LT 500 kv Xingu-Tucuruí, o sistema de controle do Bipolo 1 aquisita as seguintes informações: (i) estado dos disjuntores dos circuitos LT 500 kv Tucuruí / Xingu, de ambos os terminais da LT (SEs Xingu ou Tucuruí), uma vez configurada a abertura tripolar; (ii) fluxos de potência ativa para a condição pré-falta em ambos os circuitos da LT, medidos em Xingu, considerando o valor positivo para fluxos de Xingu para Tucuruí. De posse dessas informações o SEP é capaz de promover as seguintes ações: (i) Run-up ou Run-back no Bipolo 1 a uma taxa de MW/s; (ii) corte de geração na UHE Belo Monte e (iii) comando de bloqueio do bipolo, como será mostrado a seguir. Para determinação das margens para execução da ação de Run-up, é considerado o limite de 33% de sobrecarga dos polos, além de eventuais limitações impostas interna ou externamente ao bipolo, através de informação inserida na IHM do Controle de Estação (BMTE), em face de indisponibilidades na rede CA receptora ou no próprio sistema CC Cenário Norte Exportador (Fluxo Xingu Estreito) Na definição das lógicas desenvolvidas para fazer face a esta contingência foi considerado o sentido do fluxo na LT 500 kv Xingu Tucuruí. (*) sardinha@ons.org.br 5

6 2.2.1.a. Fluxo de potência no sentido Xingu Tucuruí - Perdas simples na LT 500 kv Xingu-Tucuruí (Lógica 1) Encontrava-se implantado um esquema que efetuava o corte de unidade(s) geradora(s) na UHE Belo Monte quando de perda simples de um dos circuitos da LT 500 kv Tucuruí / Xingu (C1 ou C2) de modo a limitar a sobrecarga nos BCS destes circuitos (2017 MVA 2723 MVA). Este esquema efetuava o corte de geração em função do somatório dos fluxos nos circuitos C1 e C2, medidos na SE Xingu, de modo a limitar o fluxo no circuito remanescente em 2600 MW. Com a entrada em operação do Bipolo 1, este corte de geração foi substituído por uma ação de Run-up através da Lógica 1.a.1 do SEP, para limitar o fluxo no circuito remanescente em 2600 MW. Caso o Bipolo 1 não tenha margem para limitar a sobrecarga no circuito remanescente, seja pelo esgotamento de sua capacidade de sobrecarga (33%), seja por outras limitações nos sistemas CA/CC, ou se o telecontrole entre a Interface do Bipolo 2 e o Controle de Estação estiver indisponível, a ação de Run-up é complementada pelo corte de geração na UHE Belo Monte. De acordo com o documento BM-GE00-FVH-SEP-BIPOLE-01A (Description of Power Plant/Station Interface Control), emitido pela BMTE, o corte de geração na UHE Belo Monte foi implementado da seguinte forma: - O montante de corte de geração ( Delta Power ), determinado pelo controle do Bipolo 1, é utilizado para calcular o número de unidades geradoras a serem desligadas, de acordo com uma sequência pré-estabelecida de prioridade informada pela usina, de modo a atingir o valor mais próximo ao Delta Power ; - Um sinal digital ( under-trip ou over-trip ) indica se devem ser cortadas menos ou mais máquinas, respectivamente, caso o montante de corte não corresponda a um número exato de máquinas. Deste modo, em caso de necessidade de corte de geração, em complemento à ação de Run-up para a limitação da sobrecarga no circuito remanescente, se o montante de corte (Delta Power) não corresponder a um número exato de máquinas, a Lógica 1 utiliza a opção over-trip, pois a opção under-trip levaria a um corte de geração inferior ao necessário e o limite de sobrecarga seria ultrapassado. Em caso de indisponibilidade total do Bipolo 1 uma ação exclusiva de corte de geração é executada. - Perda dupla dos circuitos da LT 500 kv Xingu-Tucuruí (Lógica 2) Nesta contingência, a Lógica 2.a.1 do SEP promove uma ação de Run-up no Bipolo 1 em montante igual ao fluxo prévio total nos circuitos da LT Xingu-Tucuruí. A ação de Run-up é complementada pelo corte de geração na UHE Belo Monte, caso o Bipolo 1 não tenha margem para efetuar o montante integral de Run-up, seja por limitação de sua capacidade de sobrecarga (33%), seja por limitações nos sistemas CA ou CC, se o telecontrole entre a Interface do Bipolo 2 e o Controle de Estação estiver indisponível ou se o montante de Run-up for superior ao limite (Run-up Lim). Quando desta perda dupla (ou simples na indisponibilidade de um circuito), a área Manaus/Macapá e a UHE Belo Monte ficarão interligadas de modo assíncrono ao SIN através do Bipolo 1. Deste modo, caso seja necessário efetuar o corte de geração, se o montante de corte não corresponder a um número exato de máquinas, é utilizada a opção under-trip. Se fosse utilizada a opção over-trip, o número de unidades remanescentes após a ação de corte (*) sardinha@ons.org.br 6

7 de geração não seria capaz de atender a carga da área Manaus/Macapá e o Bipolo 1, levando, consequentemente, a um processo transitório de subfrequência, que tenderia a estabilizar-se em um desvio negativo de frequência definido pela relação entre o estatismo das unidades geradoras remanescentes e pelo ganho do controle de frequência do bipolo. Assim, por segurança, considerou-se conveniente utilizar a opção under-trip, que resulta na estabilização em um regime de sobrefrequência. Em caso de indisponibilidade total do Bipolo 1 uma ação exclusiva de corte de geração é executada. Com a abertura de ambos os circuitos da LT Xingu-Tucuruí, são inibidas as ações de corte de geração na UHE Belo Monte promovida pela Lógica 3 e de Run-up/Corte de geração promovida pela Lógica 4, pois seriam inócuas, já que a SE Xingu e, como consequência, a UHE Belo Monte ficam separadas do SIN b. Fluxo de potência no sentido Tucuruí Xingu Embora no cenário Norte exportador o sentido normal de fluxo nesta LT seja de Xingu para Tucuruí, em situações particulares e por curtos intervalos de tempo, poderá ser praticada a inversão de fluxo (de Tucuruí para Xingu). - Perdas simples na LT 500 kv Xingu-Tucuruí (Lógica 1) Neste caso, de modo a limitar a sobrecarga no circuito remanescente em 2600 MW, a Lógica 1.a.2 do SEP promove uma ação de Run-back no Bipolo 1. Esta ação é limitada ao valor mínimo de potência do Bipolo 1 (10% P nom ). Se o telecontrole entre a Interface do Bipolo 2 e o Controle de Estação estiver indisponível, não haverá ação de Run-back. Neste caso, o fluxo total nos circuitos da LT 500 kv Xingu-Tucuruí, no sentido de Tucuruí para Xingu, deverá ser limitado a 2600 MW através de Instruções de Operação. - Perda dupla dos circuitos da LT 500 kv Xingu-Tucuruí (Lógica 2) No cenário Norte exportador, estando o fluxo no sentido de Tucuruí para Xingu, em caso de perda dupla (ou simples na indisponibilidade de um circuito) a Lógica 2.a.2 do SEP promove uma ação de Run-back no Bipolo 1 em montante igual ao fluxo prévio total nos circuitos. Como a potência mínima do Bipolo 1 é igual a 10% P nom, se a diferença entre ordem de potência do Bipolo 1 e o fluxo total na LT Xingu-Tucuruí for inferior a este valor mínimo ou se o telecontrole entre a Interface do Bipolo 2 e o Controle de Estação estiver indisponível, a ação de Run-back não poderá ser integralmente realizada e o Bipolo 1 será bloqueado. - Se Bipolo 1 Tuc-Xgu < 10% P nom : Bloqueio do Bipolo - Se Bipolo 1 Tuc-Xgu 10% P nom : Run-back igual ao fluxo prévio nos circuitos Xgu-Tuc Como o fluxo é medido em Xingu, neste caso o fluxo Xingu-Tucuruí será negativo. Assim: - Se Bipolo 1 < - Xgu-Tuc + 10% P nom : Bloqueio do Bipolo - Se Bipolo 1 - Xgu-Tuc + 10% P nom : Run-back igual ao fluxo prévio nos circuitos Xgu-Tuc Por outro lado, de modo a garantir a estabilidade da interligação Norte-Sudeste, se o fluxo Tucuruí Xingu for superior a 400 MW, é efetuado o corte de 2 unidades geradoras na usina de Tucuruí. Se for superior a 600 MW, é efetuado o corte de 4 unidades geradoras na usina de Tucuruí. (*) sardinha@ons.org.br 7

8 Cenário Sudeste Exportador (Fluxo Estreito Xingu) Neste cenário o fluxo de potência na LT Xingu-Tucuruí se dará sempre no sentido de Xingu para Tucuruí a Perdas simples na LT 500 kv Xingu-Tucuruí (Lógica 1) Neste cenário, quando da perda simples de circuito da LT Xingu-Tucuruí, a Lógica 1.b.1 promove uma ação de Run-back no Bipolo 1 de modo a limitar a sobrecarga no circuito remanescente em 2600 MW. Esta ação é limitada ao valor mínimo de potência do Bipolo 1 (10% P nom ). Se estiver indisponível o telecontrole entre a Interface do Bipolo 2 e o Controle de Estação ou não houver comunicação entre as estações de Xingu e Estreito, não haverá ação de Run-back. Neste caso, o fluxo total nos circuitos da LT 500 kv Xingu-Tucuruí, no sentido de Tucuruí para Xingu, deverá ser limitado a 2600 MW através de Instruções de Operação b Perda dupla na LT 500 kv Xingu-Tucuruí (Lógica 2) Nesta contingência a Lógica 2.b.1 do SEP promove uma ação de Run-back no Bipolo 1 em montante igual ao fluxo prévio total nos circuitos da LT Xingu-Tucuruí. Como a potência mínima do Bipolo 1 é igual a 10% P nom, se a diferença entre ordem de potência do Bipolo 1 e o fluxo total na LT Xingu-Tucuruí for inferior a este valor mínimo, a ação de Run-back não poderá ser integralmente realizada quando da perda dupla e o Bipolo 1 é bloqueado. Portanto: - Se Bipolo 1 Xgu-Tuc < 10% P nom : Bloqueio do Bipolo - Se Bipolo 1 Xgu-Tuc 10% P nom : Run-back igual ao fluxo prévio nos circuitos Xgu-Tuc Ou: - Se Bipolo 1 < Xgu-Tuc + 10% P nom : Bloqueio do Bipolo - Se Bipolo 1 Xgu-Tuc + 10% P nom : Run-back igual ao fluxo prévio nos circuitos Xgu-Tuc 2.3. Contingências na Interligação Norte Sudeste (Lógica 4) A interligação Norte Sudeste dispõe de um Sistema Especial de Proteção, implementado através de uma rede de CLP instalados em diversas subestações ao longo da mesma e de um CLP Master localizado na SE Serra da Mesa. Por sua configuração topológica (embutido no sistema de transmissão CA em paralelo com a interligação Norte-Sudeste), o Bipolo 1 oferece a possibilidade de contribuir para a eliminação de sobrecargas nos circuitos remanescentes daquela interligação quando de perdas duplas (ou simples com indisponibilidade) em qualquer de seus trechos, através de uma ação de Run-up. Deste modo, quando de perdas duplas (ou simples na indisponibilidade de circuito na interligação Norte-Sudeste), a Lógica 4 do SEP implementada no Controle de Estação do Bipolo 1 promove as seguintes ações, em complementação ao acima citado SEP da interligação: - No cenário Sudeste exportador (fluxo Estreito Xingu): Run-up no Bipolo 1. - No cenário Norte exportador (fluxo Xingu Estreito): Run-up no Bipolo 1 / corte de geração em Belo Monte. (*) sardinha@ons.org.br 8

9 Com este fim, o Controle de Estação do Bipolo 1 utiliza 3 entradas digitais para a recepção de sinais externos (pulso) provenientes do CLP Master de Serra da Mesa e, para cada sinal digital recebido, é associado no Controle de Estação do Bipolo um valor pré-ajustado de Run-up (MW). Com estas informações, a Lógica 4 do SEP promove uma ação de Run-up no Bipolo 1 e, no cenário Norte exportador, o corte de geração na UHE Belo Monte para complementar a ação de Run-up, caso a margem disponível não seja suficiente, ou quando o Bipolo 1 estiver fora de operação. A Tabela III resume as ações da Lógica 4 do SEP quando de contingências na interligação Norte - Sudeste. Tabela III Ações da Lógica 4 Sinla Digital Lógica 4 (Pulso) Montante (MW) Ação Tipo Run-up / Corte de Geração (*) Tipo Run-up Tipo Run-up (*) as ações de Run-up e corte de geração (caso a margem para Run-up seja insuficiente) deverão ser executadas simultaneamente Cenário Norte Exportador (Fluxo Xingu Estreito) Neste cenário o fluxo de potência na LT Xingu-Tucuruí se dará sempre no sentido de Xingu para Tucuruí a Contingências duplas na interligação Norte-Sudeste Encontra-se atualmente implantado no CLP Master localizado em Serra da Mesa, um esquema de controle de emergências, com lógicas para a eliminação de sobrecargas nos circuitos remanescentes quando de contingências em quaisquer dos trechos da interligação Norte-Sudeste. Estas lógicas promovem o corte de geração nas usinas de Serra da Mesa, Tucuruí, Estreito, Lajeado e Peixe Angical, tendo sido mais recentemente incorporado o corte de uma unidade geradora de Belo Monte. Com a implantação do Bipolo 1, deverá, em princípio, ser mantido o atual corte de 4 unidades geradoras em Tucuruí e efetuada uma ação de Run-up para substituir o corte de geração realizado em Belo Monte (sinal Tipo 1), conforme mostrado na Figura 1 a seguir. Figura 3 Lógica 4 para contingências na interligação N- SE (cenário Norte exportador) Em caso de indisponibilidade do Bipolo 1 ou se o telecontrole entre a Interface do Bipolo 2 e o Controle de Estação estiver indisponível, o corte atualmente implantado de uma unidade geradora da UHE Belo Monte deverá ser efetuado. Obs.: É importante destacar que a entrada em operação do Bipolo 1 abrirá a possibilidade de substituir-se integralmente os atuais cortes de 4 unidades geradoras em Tucuruí e 1 unidade geradora em Belo Monte por uma ação de Run-up de 2100 MW, com todas as (*) sardinha@ons.org.br 9

10 vantagens advindas da preservação de máquinas em operação (manutenção de sua inércia, suporte de reativos, contribuição para o amortecimento de oscilações provido pelos seus PSS). No entanto, a máxima elevação de potência no Bipolo 1 (Run-up Limit) deverá ser determinada nos estudos a serem desenvolvidos em simulador, considerando as diferentes configurações operativas e respectivos níveis de curto-circuito nos sistemas terminais. Caso os estudos demonstrem a viabilidade de execução de uma ação de Run-up integral, a mesma poderá ser implementada oportunamente, uma vez que as lógicas já estarão preparadas para tal b Perda de grandes blocos de geração nas regiões Sudeste e Sul A perda de grandes blocos de geração nas regiões Sudeste e Sul (ex.: perda de bipolo do Complexo do Madeira ou de elementos da transmissão em 765 kv associado à UHE Itaipu) pode levar à abertura da interligação entre as regiões Norte/Nordeste e Sudeste/Sul. De modo a reduzir as limitações à transferência de energia das regiões Norte/Nordeste (cenário Norte exportador) foi implementada uma lógica adicional no Sistema Especial de Proteção da Interligação Norte/Sudeste que consistiu na implantação e ativação de uma Proteção de Perda de Sincronismo (PPS) no circuito C1 da LT 500 kv Gurupi Serra da Mesa, no terminal de Gurupi, com envio de sinal para corte de quatro unidades geradoras na UHE Tucuruí. Este sinal foi também incorporado à Lógica 4 do SEP (sinal Tipo 1), conforme mostrado na Figura 1, a seguir Figura 4 Perda de grandes blocos de geração nas regiões SE e Sul (cenário Norte exportador) Cenário Sudeste Exportador (Fluxo Estreito Xingu) Para suportar a perda simples de elementos da interligação Norte Sudeste, o fluxo total nos circuitos da LT 500 kv Miracema - Colinas (FMCCO) foi limitado em 4000 MW. Em caso de perda dupla ou simples na indisponibilidade de um circuito na interligação, dependendo do nível de potência transmitida, para que a mesma não evolua para uma perda tripla, uma ação de Run up no Bipolo 1 se fará necessária de modo a limitar o carregamento no BC série do circuito remanescente da LT Colinas Miracema em 1950 MVA (sobrecarga de 50 %). A utilização da informação do nível de transmissão na interligação Norte-Sudeste propicia uma ação de Run-up mais otimizada do que se a considerarmos com sua transmissão máxima de potência (4000 MW). A Figura 5 a seguir apresenta a lógica implementada no CLP Master de Serra da Mesa para a identificação do nível de Run-up a ser aplicado ao Bipolo 1 (Tipo 2 ou 3). Figura 5 Lógica 4 para contingências na interligação - SE (cenário Sudeste exportador) (*) sardinha@ons.org.br 10

11 Neste cenário, estando o bipolo Xingu Estreito fora de operação, a ação de corte de geração promovida pela Lógica 4 na UHE Belo Monte deverá ser inibida de modo a não comprometer a estabilidade da interligação Norte-Sudeste. Deste modo, quando configurado este cenário e o bipolo Xingu Estreito estiver fora de operação, a Lógica 4 deverá ser desabilitada através de chave acessível na IHM, manobrada por Instrução de Operação. De modo a evitar que o bloqueio do bipolo Xingu-Estreito provoque a atuação indesejável da PPS instalada no circuito C1 da LT 500 kv Gurupi Serra da Mesa, efetuando o corte de quatro unidades geradoras na UHE Tucuruí, um canal de comunicação entre as SE Xingu e Tucuruí foi utilizado para inibir por 10 s aquele corte de geração. Esta temporização foi definida com base em simulações dinâmicas para a identificação do tempo de excursão do centro elétrico no interior da característica da PPS quando da ocorrência do citado evento Perda de Unidades Geradoras na UHE Belo Monte (Lógica 5) Na eventualidade de ocorrência de perda dupla dos circuitos da LT 500 kv Xingu-Tucuruí, a área Manaus/Macapá e a UHE Belo Monte ficarão interligadas de modo assíncrono ao SIN através do Bipolo 1. Figura 6 Indisponibilidade dos circuitos da LT 500 kv Xingu - Tucuruí Nesta configuração, até que a interligação CA seja restabelecida, as ações de corte de geração promovidas pela Lógica 3 e de Run-up/Corte de geração promovidas pela Lógica 4 se tornarão desnecessárias, devendo, portanto, ser inibidas. Outra consequência desta configuração é que, em caso de perda de unidades geradoras da UHE Belo Monte, será necessário promover uma ação de Run-back no Bipolo 1 em montante igual à geração perdida, de modo a restabelecer o equilíbrio carga geração na área ilhada. Com este objetivo foi implementada a Lógica 5 no SEP, condicionada à operação do terminal de Xingu como retificador (fluxo de potência no sentido Xingu Estreito). Conforme apresentado anteriormente, em caso de perda dupla de circuitos da LT 500 kv Xingu- Tucuruí, estando o fluxo no sentido de Xingu para Tucuruí, será promovida uma ação de Run-up no Bipolo 1 e, se não houver margem suficiente para a execução desta ação, a mesma deverá ser complementada pelo corte de geração na UHE Belo Monte. Para evitar que este corte de geração dê origem a uma ação indevida de Run-back pela Lógica 5 aqui apresentada, foi introduzida uma temporização de 10 s quando da caracterização da perda dupla de circuitos da LT 500 kv Xingu- Tucuruí. Adicionalmente, uma chave foi instalada na IHM para que o operador possa desabilitar a Lógica 5. A Figura 8 a seguir apresenta as ações implementadas nesta configuração. (*) sardinha@ons.org.br 11

12 Figura 8 Ações do SEP quando de indisponibilidade da LT 500 kv Xingu - Tucuruí 3. Aspectos de Implantação e Testes Reais do SEP Face à premência da entrada em operação do Bipolo Xingu Estreito e o curto intervalo de tempo disponível para a implantação do SEP, houve necessidade de se encontrar soluções a partir da infraestrutura existente, envolvendo, por consequência, inúmeras instalações do SIN, com a participação de diversos agentes de geração e transmissão (FURNAS, ELETRONORTE, TAESA, TBE, ISOLUX/LXTE, BMTE e NESA). Para tal, foi utilizada a rede de CLP instalada ao longo da interligação Norte Sudeste e a infraestrutura de comunicação existente a partir da SE Marabá. Vale ressaltar o enorme esforço e a louvável proatividade dos Agentes para a superação dos obstáculos à consecução deste objetivo. A Figura 9 a seguir apresenta de forma esquemática a construção de sinais adicionais no CLP Master, em Serra da Mesa e a infraestrutura de comunicação utilizada para a troca de sinais com Xingu. Esta solução foi a única possível de ser disponibilizada para permitir a construção do SEP de Belo Monte, visando a possibilitar a entrada em operação do Bipolo 1 sem restrições, embora não apresente os requisitos de redundância necessários para um SEP dessa grandeza e importância, o que deve ser corrigido quando da revisão do SEP para integração do 2º bipolo. Figura 9 Infraestrutura de comunicação dos sinais do SEP As cinco lógicas que compõem o SEP foram testadas no simulador em tempo real (RTDS) e comissionadas em campo, através de exaustivos ensaios realizados nos dias 08 e 09 de dezembro de Como resultado destes ensaios e em função de estudos dinâmicos complementares (*) sardinha@ons.org.br 12

13 desenvolvidos, foram introduzidos aperfeiçoamentos, que foram uma vez mais testados em simulador e ensaiados em campo no período de 17 a 19/03/2018, compreendendo 34 testes. REFERÊNCIAS [1] ONS,"Estudos Pré-Operacionais para a integração do 1º Bipolo de Belo Monte - Concepção Geral do Sistema Especial de Proteção", Relatório ONS RE 3/0093, [2] ONS,"Estudos Pré-Operacionais para a integração do 1º Bipolo de Belo Monte - Relatório dos Testes do Sistema Especial de Proteção", Relatório ONS DPL-REL-0128, [3] ONS, Procedimentos de Rede, Submódulo itens 9 e 10, Diretrizes e critérios para estudos elétricos, 16/12/2016. [4] BMTE, "Description of Power Plant/Station Interface Control", Relatório BM-GE00-FVH-SEP-BIPOLE-01A, 2017 DADOS BIOGRÁFICOS Sergio Luiz de Azevedo Sardinha - Graduou-se em engenharia elétrica em 1974 na Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ. Completou curso de pós-graduação em Sistemas Elétricos de Potência na Universidade Federal de Santa Catarina em Em 1975 ingressou na ELETROBRAS como engenheiro na área de Estudos de Planejamento da Operação. Ingressou no ONS no ano 2000, onde atua como engenheiro especialista na Gerência de Estudos Especiais da Gerência Executiva de Engenharia, na Diretoria de Planejamento. (*) sardinha@ons.org.br 13