Revista ISSN nº 63 - Junho de Artigos brasileiros da Bienal Paris 2010 e do XI EDAO

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1 Revista ISSN nº 63 - Junho de 2011 Artigos brasileiros da Bienal Paris 2010 e do XI EDAO

2 Calendário de eventos 2011 Junho 20 São Paulo SP Workshop Internacional sobre Cabos Elétricos Comitê de Estudo B1 26 a 28 rio de janeiro RJ curso sobre dinâmica de sistemas de potência Comitê de Estudo C2 Julho 25 a 27 - Belém - PA II SIGAMT Seminário Internacional de Gerenciamento de Ativos, Manutenção da Transmissão e Desempenho do Sistema Elétrico Comitê de Estudo C4 Agosto 3 e 4 Rio de Janeiro - RJ Workshop Superação de Disjuntores por Tensão de restabelecimento Transitória - TRT Comitê de Estudo A3 Setembro 1 e 2 - Brasília DF Curso de Linhas de Transmissão em Corrente Contínua Comitê de Estudo B2 Outubro 23 a 26 Florianópolis - SC XXI SNPTEE - Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica 14 a 17 Curitiba - PR IX SIMPASE - Simpósio de Automação de Sistemas Elétricos Para mais informações eventos@cigre.org.br Tel.: (21) A biblioteca on-line do CIGRÉ está disponível em São mais de títulos de publicações do CIGRÉ, incluindo: ELECTRA, Brochuras Técnicas, Sessões Técnicas e Simpósios. Os sócios do CIGRÉ-Brasil têm acesso gratuito a títulos para download. E descontos nas demais publicações.

3 EletroEvolução - Sistemas de potência ISSN nº 63 - Junho de 2011 Revista ISSN nº 63 - Junho de 2011 Artigos brasileiros da Bienal Paris 2010 e do XI EDAO Conselho editorial: Saulo José Nascimento Cisneiros (PR) CIGRÉ/ONS João Guedes de Campos Barros CEPEL Maria Alzira Noli Silveira EPE Paulo Gomes ONS José Sidnei Colombo Martini USP/POLI José Wenderley Marangon Lima UNIFEI Hélio Moreira Valgas ENERGY CHOICE João Batista Guimarães Ferreira da Silva DAMP ELECTRIC Paulo Cesar Fernandez CEs A/ELETROBRÁS Ruy Carlos Ramos de Menezes CEs B/UFRGS Luiz Augusto Barroso CEs C/PSR Orsino Oliveira Filho CEs D/CEPEL Luiz Carlos Leal Cherchiglia (ex-pr) CONSULTOR projeto gráfico e edição: Flávia Guimarães impressão: Rona Editora tiragem: exemplares eletroevolução sistemas de potência é publicada pelo Comitê Nacional Brasileiro de Produção e Transmissão de Energia Elétrica (CIGRÉ-Brasil) diretoria cigré-brasil: Antônio Varejão de Godoy Diretor Presidente Josias Matos de Araújo Diretor 1º Vice-presidente Saulo José Nascimento Cisneiros Diretor 2º Vice-presidente Antonio Simões Pires Diretor Financeiro Sérgio do Espírito Santo Diretor Administrativo endereço: CIGRÉ-Brasil Praia do Flamengo, 66 Bloco B Sala 408 Flamengo Rio de Janeiro RJ CEP Tel: (21) cigre@cigre.org.br sumário editorial 6 notícias Calendário de Eventos bienal paris 2010 System for Integration of Protection and Control Devices bienal paris 2010 On Uncertainties of Reliability Indices bienal paris 2010 Large Scale iintegration of Renewable Sources in the Brazilian Bulk Power System bienal paris 2010 Brazilian Power System: Criteria, Operating Standard Metrics and Performance Indicators bienal paris 2010 Analysis of Socio-environmental Costs in the Operational Phase of Hydropower Projects in Brazil bienal paris 2010 Procedures to Evaluate Socio-Environmental Costs during the Planning Phase of Transmission Systems bienal paris 2010 A Telecommunications Mobile Unit for Transmission Lines Emergency Scenarios XI EDAO Sistema de Diagnóstico de Perturbações em Tempo Real XI EDAO Desenvolvimento de Método para Aperfeiçoamento de Operadores através da Imersão em Ambiente de Simulação Lista dos Comitês de Estudo Representantes Brasileiros

4 editorial COMPROMISSO COM O CIGRÉ de várias exitosas gestões do Cigré Brasil, que transformaram o Comitê Brasileiro no maior e mais importante comitê nacional de todo o Cigré. Dia 28 de abril, em Assembléia Geral do Cigré-Brasil, foi eleita a atual Diretoria para o mandato de quatro anos. Esta nossa Instituição tem por missão produzir e compartilhar o conhecimento nos segmentos de transmissão e geração de energia elétrica do Setor Elétrico Brasileiro. A missão de presidir o Cigré Brasil constitui-se em um desafio extremamente estimulante. Há três grandes aspectos que o tornam ainda maior: (a) o ambiente do Setor que, mesmo sendo competitivo, tem demandado a produção cada vez mais intensa de novos conhecimentos que viabilizem o suporte de energia ao crescimento econômico do país; (b) a necessidade de realmente integrar a cultura, a maturidade e o conhecimento de duas diferentes gerações de profissionais, os antigos, de cabelos prata e os novos, verdadeiros artesões das redes sociais e, finalmente, (c) a sucessão A experiência adquirida ao participar das duas últimas gestões da Entidade, a liderança e a qualificação técnica dos meus colegas de Diretoria reconhecida no Brasil e no mundo, certamente solidifica nossa crença de que os desafios serão superados ao longo dos próximos quatro anos. A aquisição da sede própria e a conseguinte instalação do Cigré nesse prédio, a organização do arcabouço normativo que faz a rotina da Entidade operar com segurança são metas já cumpridas e permitirão que esta nova Gestão percorra cinco novas diretrizes: 1. Elaborar o Planejamento Estratégico para o período Dar continuidade ao trabalho de profissionalização da GESTÃO do CIGRÉ Brasil, ampliando e diversificando a captação de recursos. 3. Programar e estimular o uso da TECNOLOGIA DIGITAL na GESTÃO ADMINISTRATIVA e TÉCNICA do CIGRÉ Brasil. 4. Continuar a aproximar o Cigré-Brasil das principais organizações, entidades e empresas do Setor Elétrico, das Universidades e da Sociedade em geral. 4 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

5 editorial 5. Dar continuidade à ampliação das atividades técnicas e científicas do Cigré-Brasil no Brasil e no mundo. Para percorrer os caminhos que conduzam à implementação destas cinco diretrizes será necessário controlar e melhorar a rotina do dia a dia, através da avaliação periódica dos indicadores de desempenho do Comitê Técnico e dos indicadores financeiros da Entidade. Além do que, será fundamental criar indicadores de gestão administrativa e da gestão do próprio Cigré, que mensurem os resultados e, não apenas, o esforço da gestão. Nosso objetivo será desenvolver a Gestão que agora se inicia buscando uma aproximação, cada vez maior, com os princípios de gestão da FNQ (Fundação Nacional da Qualidade), baseado no Modelo de Excelência na Gestão (MEG) e com a consciência e a experiência de que sem medir, não se gerencia. para a produção do conhecimento essencial ao Setor Elétrico Brasileiro. Finalmente, reafirmamos nossa certeza de que nossos objetivos serão atingidos, pois não representam o sonho do Presidente, mas de todos aqueles que fazem o Cigré Brasil, sobretudo dos Comitês de Estudo, dos Conselhos de Administração e Fiscal, e da Diretoria, onde todos, por princípio, acreditam e praticam a construção coletiva do conhecimento! Antonio Varejao de Godoy Presidente Além da busca constante da melhoria da rotina, a estratégia desta gestão estará suportada na estruturação de uma visão para o Cigré sustentável, próximo do Setor Elétrico e da Sociedade, fundamental para alavancar o crescimento do Setor e do País. Nosso sonho é trazer para o Cigré, na comemoração dos seus 40 anos de existência, as linhas futuras de uma Entidade sustentável e indispensável ELETROEVOLUÇÃO JUNHO

6 notícias Comitê de Estudo A3 A Reunião anual de 2011 do SC A3 será realizada em Viena, Áustria, atendendo a convite formal feito pelo Comitê Nacional da Áustria, junto com um Colóquio Técnico e um Tutorial, na primeira semana de setembro de Estão programadas também reuniões de Working Groups do SC A3. Foi definida a participação de 2 representantes do CE A3 (Jorge Amon e Paulo Fernandez) como membros na Comissão Organizadora dos eventos associados à reunião anual de 2011 do SC A3, e também na comissão avaliadora dos resumos de artigos a serem apresentados no Colóquio Técnico. O Colóquio Técnico tem os seguintes temas preferenciais: HV equipment for new network conditions, Life-management of HV equipment e Sustainable technologies, impact on/of environment. O CE A3 do Cigré Brasil teve os seguintes artigos aprovados para este evento: Series Capacitor - Brazilian experience with series compensation of transmission lines (A. C. Carvalho, H. Pessoa Oliveira, A. D Ajuz, P. Guimarães Peixoto); Determination of requirements for short circuit currents with delayed zeros through digital computer simulations using the ATP program (J. Amon. F., P. C. Fernandez, R. A. A.Gonçalves); Brazilian successful experience in the Usage of Current Limiting Reactors for Short Circuit Limitation (J. Amom F., P. C. Fernandez, E. H. Rose, A. D Ajuz, A. Castanheira); On-line Insulation Diagnostics for Surge Arresters By Partial Discharge Measurement (A. Tomaz, H. Amorim, A. Levy, J. A. Rodrigues, T. Baptista) e Overstress - Criteria for tracking transmission equipment overstress (A. C. Carvalho, R. Tenorio, M. Waldron, M. Escoto, N. Lemaitre, S. Moroni). Comitê de Estudo C5 Está em elaboração o primeiro livro editado pelo Cigré-Brasil, titulado Mercados, Economia e Regulação do Setor de Energia. O livro é o resultado de contribuições realizadas pelos membros do CE C5 e terá 14 capítulos cobrindo temas da regulação, economia e mercados de energia elétrica. A previsão de lançamento é para o inicio do segundo semestre de O CE C5 realizou em 1o de Abril sua 1a reunião de trabalho de 2011, onde foram discutidas a criação de novos grupos de trabalho e a realização de Workshop ainda em A 2a reunião de trabalho ainda será agendada e ocorrerá no final de Durante os dias 9 e 10 novembro 2011, o SC C5 realizará um Colloquium sobre mercados e regulação em Sydney, Austrália, onde também ocorrerão reuniões dos grupos de trabalho e a reunião anual do SC. 6 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

7 notícias Comitê de Estudos B4 Elos de Corrente Contínua e Eletrônica de Potência promove Workshop sobre Desempenho e Requisitos de Projetos de Elos de Corrente Contínua Nos dias 22 e 23 de março de 2011 foi realizado no Centro de Convenções da Bolsa do Rio, localizado no centro da cidade do Rio de Janeiro, o Workshop sobre Desempenho e Requisitos de Projetos de Elos de Corrente Contínua. Este encontro, realizado pelo CE B4, recebeu o patrocínio da ABB, Alstom Grid e Siemens, e contou com o apoio da Eletrobras Furnas. Com a proximidade do leilão dos corredores de transmissão associados aos novos projetos de geração remota na região Amazônica, em que a tecnologia de transmissão em HVDC se apresenta como a mais econômica e adequada, o CE B4 julgou que seria oportuno promover uma discussão mais profunda sobre esse tema, aproveitando-se a experiência operativa do elo HVDC de Itaipu ao longo de quase três décadas de operação bemsucedida, e também da experiência mais recente adquirida no projeto dos elos em HVDC do Projeto do Rio Madeira. Neste contexto, o presente workshop se propôs a compartilhar experiências, através de palestras técnicas e mesas redondas. Foram discutidos diversos tópicos, entre os quais critérios e metodologias de análise no planejamento e operação, marcos regulatórios envolvidos com HVDC, confiabilidade, disponibilidade e desempenho de elos HVDC inseridos no sistema interligado, contribuindo para a disseminação de conhecimentos e a utilização de experiências bem sucedidas em projetos futuros. Foram inscritos cerca de 210 participantes, representando 46 diferentes empresas ou instituições. Esta diversidade de entidades garantiu um rico debate entre os principais agentes envolvidos em transmissão em HVDC. Em princípio este seria um evento dirigido ao público brasileiro. No entanto, foi uma grata surpresa receber a adesão de diversos participantes de outros países latino-americanos, e mesmo de países europeus. Originalmente o evento seria realizado no auditório de Furnas (Botafogo, Rio de Janeiro), mas por motivo de força maior nas vésperas do evento, sua realização foi transferida para o Centro de Convenções da Bolsa do Rio, que dispunha de auditório igualmente confortável. Esse imprevisto de última hora permitiu que todos os inscritos participassem do evento, mesmo aqueles que estavam em lista de espera, face à menor capacidade do auditório de Furnas. ELETROEVOLUÇÃO JUNHO

8 notícias demais, que atuam no Brasil, foram: Antônio Guarini (ONS), Antonio Ricardo Carvalho (Cepel), Benjamin Bijarano (IEMadeira), Cesar Ribeiro Zani (Furnas), Dalton Brasil (ONS), Dourival Carvalho Jr (EPE), Fernando Cattan Jusan (Furnas), Gabriel Doyle (Aneel), João Barros (Cepel), John Graham (ABB), José Jardini (USP/J2), Luiz Felipe Willcox (Cepel), Manfredo Lima (Chesf), Márcio Szechtman (Dual), Mario Lemes (Siemens), Nilo José de Macedo (Furnas), Paulo Gomes (ONS), Paulo César Esmeraldo (EPE), Sérgio do Espírito Santo (Furnas). O workshop foi estruturado em 4 blocos distribuídos ao longo dos dois dias do evento. O primeiro consistiu de um bloco introdutório com uma visão panorâmica da aplicação no Brasil e no mundo, na área do planejamento e operação, além de temas regulatórios envolvendo o HVDC. O segundo bloco cobriu assuntos relativos a confiabilidade e disponibilidade de instalações em HVDC. No terceiro foram discutidas questões associadas a filtros CA e CC, flutuações de tensão e compensação reativa. Por último percorreu-se os tópicos ligados a desempenho e interação de elos HVDC com os sistemas interligados. Ao final de cada bloco, eram realizadas mesas-redondas sobre o respectivo tema, o que permitiu se realizar frutíferas discussões com a expressiva O evento foi aberto pelo Coordenador do CE B4, Sérgio do Espirito Santo (Furnas), juntamente com o Secretário do CE B4, Wo Wei Ping (Cepel), e, representando o Cigré- Brasil, Paulo César Esmeraldo (EPE). Foram realizadas 20 sessões técnicas, entre palestras e mesas redondas, divididas em 4 blocos, em que participaram 20 especialistas brasileiros e 5 estrangeiros. Estavam reunidos os mais destacados profissionais atuantes na área do HVDC no âmbito mundial como palestrantes e debatedores, dentre os quais vieram do exterior: André Canelhas (Alstom Grid), Dag Soerangr (Siemens), Ji Xiaotong (SGCC-China), Nigel Shore (ABB), Song Shengli (SGCC-China), Victor Lescale (ABB). Os 8 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

9 notícias participação dos profissionais na platéia. Ao final do primeiro dia, os participantes puderam se reunir no jantar de confraternização, realizado no restaurante Porcão Rio s (localizado no Flamengo), que contou com cerca de 160 presentes, estendendo assim a oportunidade de travar maiores contatos profissionais e pessoais. No último dia foram sorteados diversos brindes para os participantes presentes: 2 netbooks LG, 5 livros da Alstom Grid HVDC Connecting to the future (oferecimento da Alstom Grid), 2 livros do Jos Arrillaga ( Flexible Power Transmission: The HVDC Options ) e 5 exemplares da Brochura Técnica 001 do Cigré-Brasil ( Interligações HVDC por Conversores com Capacitores de Comutação (CCC) - GT B4-34 ). Aliás, este último foi a primeira brochura produzida pelo Cigré-Brasil, e por ora a única impressa, resultado de um longo trabalho produzido pelo GT coordenado pelo João Barros (Cepel). Pelos relatos dos participantes ao final do evento, juntamente com as opiniões manifestadas nas Fichas de Avaliação, o evento atingiu seu objetivo ao disseminar o conhecimento associado com a tecnologia do HVDC, atendendo assim as expectativas dos participantes. Neste workshop em particular desejou-se buscar a experiência nos projetos anteriores e atuais (Itaipu e Madeira), para melhorias em futuros empreendimentos em HVDC. O CE B4 está convicto de que foi dado mais um passo para um entendimento mais profundo do HVDC em geral, e a comunidade envolvida está mais bem preparada para uma possível transmissão HVDC associada a usina de Belo Monte em especial. Foram retornadas 71 Fichas de Avaliação, com média geral de 4,3 (máximo de 5). As apresentações foram disponibilizadas na internet imediatamente após o evento, e posteriormente, serão novamente distribuídas num DVD, juntamente com os vídeos de todas as apresentações técnicas do evento. Para divulgação, foi criado o website para o evento através do qual as inscrições foram realizadas, e onde estão postadas notícias do mesmo, assim como os registros fotográficos. ELETROEVOLUÇÃO JUNHO

10 notícias Comitê Técnico do Cigré realiza Excelente Reunião no Brasil No período de 28 de março a 1º de abril de 2011 o CIGRÉ-Brasil com muito orgulho e satisfação foi anfitrião da reunião anual do Comitê Técnico do CIGRÉ. O Comitê Técnico do CIGRÉ é composto pelos 16 Coordenadores dos Comitês de Estudo internacionais do CIGRÉ, pelo seu Coordenador o engenheiro Klaus Fröhlich, por representantes do Conselho de Administração, pelo atual Secretário Geral engenheiro François Meslier e pelo Secretário Geral anterior Jean Kowal. A reunião do Comitê Técnico é de grande importância para a nossa Instituição, pois é nela que se realiza a Coordenação dos trabalhos dos Comitês de Estudo, definindo estratégias e metas, bem como aperfeiçoando a geração e o compartilhamento do conhecimento, pilar básico e maior razão da existência do CIGRÉ. A reunião foi realizada no hotel Marina na cidade do Rio de Janeiro e contou com 23 participantes. No dia 28 de março foram realizadas visitas técnicas a Usina de Itaipu e a subestação de Foz do Iguaçu de Furnas e, no dia 1º de abril, visitas a sede do CIGRÉ-Brasil a aos laboratórios do Cepel na ilha do Fundão. Adicionalmente o CIGRÉ-Brasil ofereceu um jantar de confraternização no dia 30 de março e um jantar seguido de show folclórico no dia 31 de março, oportunidades essas que encantaram os visitantes com a tradicional hospitalidade e cordialidade brasileiras. Durante o coquetel de boas vindas realizado no dia 29 de março o CIGRÉ-Brasil, por meio de seu Presidente o engenheiro José Henrique Machado Fernandes, entregou ao secretário Geral e ao Coordenador do Comitê Técnico, placas de agradecimento a essa visita tão especial. A visita dos membros do Comitê Técnico a sede do CIGRÉ-Brasil e ao Cepel contou com a honrosa participação do engenheiro André Merlin Presidente do CIGRÉ, o qual foi também homenageado com uma 10 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

11 notícias placa em agradecimento a sua visita ao Brasil e ao seu importante apoio às iniciativas do Comitê Nacional Brasileiro. Por meio dessa visita os participantes puderam conhecer o nosso escritório central, o nosso quadro de funcionárias e as inúmeras atividades por nós desenvolvidas. Sem dúvida os ilustres visitantes ficaram bem impressionados e bastante satisfeitos em melhor conhecerem o trabalho desenvolvido pelo CIGRÉ- Brasil, tendo manifestado em diversas oportunidades as respectivas satisfações e reconhecimentos. Por fim a Diretoria do CIGRÉ-Brasil agradece ao grande apoio recebido dos associados Erli Ferreira Figueiredo e Marcio Szechtman, membros do Comitê Organizador da reunião do Comitê Técnico, as empresas Itaipu, Furnas e Cepel, pelas excelentes visitas técnicas proporcionadas, bem como as funcionárias da secretaria Flávia e Natasha pelo profissionalismo e pela qualidade do trabalho desenvolvido. José Antônio Jardini é o novo sócio Honorário do Cigré-Brasil No dia 28 de abril passado, no Rio de Janeiro, realizou-se o jantar em homenagem ao novo Sócio Honorário do CIGRÉ-Brasil, o engenheiro e Professor José Antonio Jardini. Durante o jantar, que contou com a presença da Diretoria Executiva, de membros do Conselho de Administração e de Sócios Honorários do CIGRÉ-Brasil, o nosso Presidente José Henrique Machado Fernandes, manifestou sua satisfação pela escolha do professor Jardini e aproveitou a oportunidade para agradecer, em nome do CIGRÉ- Brasil, os relevantes serviços prestados por ele em favor de nossa Entidade. Na homenagem, o Professor Jardini foi agraciado com o título de Sócio Honorário recebendo uma placa comemorativa com os dizeres: O CIGRÉ-Brasil, em reconhecimento aos relevantes serviços prestados pelo engenheiro JOSÉ ANTONIO JARDINI em prol da entidade e do desenvolvimento da ciência, outorga-lhe o título de SÓCIO HONORÁRIO. Em seguida o homenageado proferiu um pequeno discurso sobre a sua trajetória de participação no CIGRÉ, ao longo de sua vida, ressaltando com grande orgulho e satisfação a importância de nossa Entidade para o seu desenvolvimento e crescimento profissional, como também pessoal. Adicionalmente o engenheiro e Professor Jardini ressaltou que É uma grande satisfação participar de um grupo de pessoas que tem por objetivo uma sempre melhor engenharia. O CIGRÉ nos dá esta oportunidade. Tem sido e continuará a ser uma grande honra trabalhar com aqueles que movimentam esta maquina. ELETROEVOLUÇÃO JUNHO

12 notícias DIRETORIA DO CIGRÉ-BRASIL DO PERÍODO 2007/2001 ENCERRA MANDATO E NOVA DIRETORIA É ELEITA No dia 29 de abril de 2011 foi realizada a 36ª Assembléia Geral Ordinária do CIGRÉ-Brasil. Essa Assembléia marcou o encerramento do mandato da Diretoria que conduziu o CIGRÉ-Brasil no período de março de 2007 a abril de Nessa Assembléia ocorreu também a eleição da Diretoria para o período de maio de 2011 a abril de 2015, composta pelos seguintes engenheiros: Presidente: Antonio Varejão de Godoy 1º Vice-Presidente: Josias Matos de Araújo 2º Vice-Presidente: Saulo José Nascimento Cisneiros Diretor Financeiro: Antônio Simões Pires Diretor Administrativo: Sérgio do Espírito Santo Após o encerramento da Assembléia Geral ocorreu a cerimônia de inclusão da foto do Presidente José Henrique Machado Fernandes na Galeria dos Presidentes. Adicionalmente houve a inauguração da Galeria das Diretorias, como uma justa homenagem àqueles que, de forma voluntária, participaram da Diretoria do período 2007 a 2011, e proporcionaram uma grande contribuição para a disseminação do ideal do CIGRÉ de geração e compartilhamento do conhecimento no campo da eletricidade, bem como para o engrandecimento do CIGRÉ-Brasil. 12 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

13 notícias II Seminário Internacional de Gerenciamento de Ativos, Manutenção da Transmissão e Desempenho do Sistema Elétrico - SIGAMT 25 a 27/julho de Belém do Pará - Brasil No período de 25 a 27/07/2011 será realizado na cidade de BELÉM, Estado do Pará, no Teatro Maria Sylvia Nunes da Estação das Docas, o II SIGAMT, promoção do CIGRE-BRASIL e CIER/BRACIER e organização da Eletrobras Eletronorte. Destinado aos profissionais atuantes nas áreas de gerenciamento de ativos, manutenção e desempenho do sistema elétrico do segmento de transmissão, ligados às empresas nacionais e internacionais do setor elétrico. Está também aberto a fabricantes, fornecedores, órgãos reguladores, centros de pesquisas, professores, pesquisadores, estudantes de universidades e outros envolvidos com o tema. O II SIGAMT abordará os seguintes temas aplicados ao Segmento Transmissão: Gerenciamento de Ativos e de Riscos. Novas Tecnologias, Metodologias e Ferramentas aplicadas na Gestão de Ativos. Gestão da Manutenção. Impactos Ambientais nos Resultados. Desempenho do Sistema Elétrico. O II SIGAMT representa uma excelente oportunidade para a troca de experiências e intercâmbio técnico-científico entre os participantes nacionais e internacionais, além de permitir o debate do cenário atual e futuro de gerenciamento de ativos e de riscos e manutenção da transmissão. (ASCOM BRACIER, 31/05) Contacto: secretaria@bracier.org.br ELETROEVOLUÇÃO JUNHO

14 Artigo B5-101 apresentado na Bienal Paris 2010 System for Integration of Protection and Control Devices G.A. ARRUDA J.F. MESQUITA I.P. SIQUEIRA J.C. LIMA S.G. CAUPONI Companhia Hidro Elétrica do São Francisco - CHESF SUMMARY - CHESF is one of the largest and most important utilities in Brazil. It is responsible for the generation and transmission of power for nearly 50 million people in Northeast Brazil. CHESF s power system comprises 97 substations and 18,232 km of transmission lines, 96 % in the levels of 230 and 500 kv, covering approximately 1,200,000 km2. Many substations are located far away from the maintenance centers, bringing difficulties when an immediate action is needed in the field. One of the ideas is to decentralize the maintenance process as much as possible. On the other hand, this involves many organizational difficulties as well as high costs. Intelligent Electronic Devices (IED) have been largely used for a number of applications in the area of Protection, Control and Automation. IEDs incorporate themselves a number of new features such as the supervision of trip logics and voltage/current analog inputs, therefore contributing for the minimization of hidden failures. New IED features are also important for relay selectivity studies as well as for supervision and post fault analysis. Accessing information from IEDs is still difficult. In many situations it is necessary to move specialized personnel to the substations for this purpose causing last minute problems and inconveniences like expenditures not previously planned. Post fault analysis and improvements in relay coordination studies have been performed using the resources available so far, sometimes leading to incomplete conclusions or even reissuing new analyses. Depending on the situation the response time becomes a very important point of the process of Disturbance Analysis. It is a requirement as per the rules of the Brazilian Grid Procedures that Power Companies respond promptly, and also provide appropriate documentation regarding disturbances in the power system. Usually the most important information comes from the protective devices. CHESF has strongly invested on telecommunication infrastructure, linking all its facilities with high capacity data transport, therefore providing basic conditions for the design and the implementation of the System for Integration of Protection and Control Devices, which will give support to the maintenance and operation of the power transmission system. This article describes the characteristics of the solution being implemented by CHESF, which aims to integrate all IEDs by providing suitable conditions for remote access of fault data and parameterization. Incorporating new features of investigation and supervision, the basic principle of this System is to provide greater flexibility to the maintenance and disturbance analysis teams. KEYWORDS - IED, protection, disturbance analysis, database, COMTRADE, integration, WEB, intranet, protection devices. 14 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

15 1.0 SOLUTION The main purpose of the System for Integration of Protection and Control Devices is to provide a way for remotely communicate with protection devices, so that data will be collected and used for various purposes such as disturbance analysis and post fault evaluation of relay performance. The possibility of changing settings remotely without the onus of sending a crew to the field is another plus. Additionally, the System provides alternative tools for the maintenance such as high definition video transmission data, allowing, when required, video conferences and more detailed discussions. The System incorporates other features like ambient information of temperature and humidity at the relay houses and outside cubicles, making it possible to monitor the environmental conditions to which most important protection and control devices are submitted. By the time of its conception, four years ago, this project was unique in Brazil. Recently, a similar idea has been reported by another Brazilian Utility. Considering the variety of IEDs the System has the ability to communicate with all of them despite the different protocols and access modes provided by the manufactures. Developed under WEB functionality, the System provides data already collected for viewing from any workstation connected to the intranet with the possibility of being integrated with the Internet in the near future. These features incorporate the best techniques for information protection such as user authentication, VPN, Firewall, etc. The System has an Automatic Module for collection of oscillography and internal events from IEDs, using mechanisms for monitoring and alarming, pointing out possible inconsistencies on the collected data or communication failures. Through the Search Module, using WEB interface, one can view collected data for the preparation of graphs, statistics and other reports. There is also the Parameter Audit Module, which is used by the maintenance teams as a supporting tool, which automatically performs a comparison between the internal parameters of the IED and the order of production issued by the protection engineer. This action can be performed after every downloading or changing of parameters in the IED. Other Modules provide the following features: storage data of protection and control devices, database management, lists of alarms and events, System administration, and SMS and messages. 2.0 SYSTEM ARCHITECTURE The System for Integration of Protection and Control Devices consists of three distinct blocks, installed at the Central Station (Recife), Regional Stations (Salvador, Maceió, Sobradinho, Recife, Fortaleza and Teresina) and Local Stations (substations). Each Local Station (Figure 1) has a Concentrator, installed with hardware and configuration compatible to an industrial PC, for communication with various Terminal Servers, which in turn communicate with a maximum of 20 IEDs. Galvanic isolation and electric/ optical converters are included. The Terminal Server is installed preferably in the same physical location of the devices being monitored (relay houses or control room). The Concentrator and Terminal Server are connected to the same substation local area network (ethernet). Software, specific to each manufacturer is installed in the Concentrator with proprietary protocols for communication with all devices being monitored. Figure 1 The firewall installed as a gateway for the local network is implemented through hardware (industrial PC), running the application under Linux, and free to migrate to other operational systems but also having tools that facilitate the manipulation of rules. ELETROEVOLUÇÃO JUNHO

16 Parameterization Consoles, which allow for the parameterization of digital devices, are housed in the Regional Stations (Figure 2). From these Consoles as well as from any machine connected to the intranet is possible to access all the data collected by the System. The main task of the Consoles installed at the Regional Stations is to provide direct connection to all IEDs in their areas of responsibility. This connection is accomplished through the use of an open VPN for communication with a certain IED. This communication is done similarly to that performed at the front door of the IED. For that, specific software is installed for all existing IED models in each Regional Station. Figure 2 The Central Station (Figure 3) is comprised of four servers: Primary Server, Secondary Server, Web Server and Contingency Server. The Primary and Secondary Servers are mirrored and contain the System Database. The Web Server provides the interface for the user and has the Contingency Server as hot standby. The Parameterization Console has the same characteristics as those installed at the Regional Stations, but with larger action, accessing all substations of the Power Transmission System. 3.0 FUNCTIONAL DESCRIPTION OF THE SYSTEM The System for Integration of Protection and Control Devices provides information collected from substations in a centralized fashion and offers several features for supervision, where the main ones are described below: AUTOMATIC DATA COLLECTION MODULE This module is responsible for the automatic collection of oscillography, list of events and parameterization of the devices being monitored and environmental information (temperature and humidity) of relay houses. The set of applications is installed in the Local Concentrator computer, making use of specific software from the manufacturers of the IEDs. The automatic communication with the IEDs is accomplished through a script ( robot-software ) that automatically opens the communication software and send commands (sequence of clicks) to perform the desired action. A command for an automatic data collection may be performed by a scheduled scan or by an immediate request from the IED right after its operation, indicating the existence of new events. Oscillography is converted to the IEEE COMTRADE format and then sent to the Central Station. The events are available in the form of text file or CSV (Comma Separated Values) and then sent to the Central Station. The parameterization is provided in the form of text file for use in the Audit Module and also as proprietary file format. Temperature and humidity data are available in spreadsheet format, which allow for the creation of graphs and statistics to monitor the environment where IEDs are installed. All data collected from the IEDs are sent to the Central Station via a FTP server installed locally. AUDIT MODULE Figure 3 This module runs at the Central Station and aims to compare parameters of the devices being supervised with the official Orders of Production (IED settings) stored in the database server. If differences occur, an alarm message is sent to a pre-defined list of people. As a result, a text file is displayed pointing out the differences one by one. 16 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

17 VIDEO TRANSMISSION SYSTEM The System for Integration of Protection and Control Devices incorporates features for video transmission with the primary goal of supporting the maintenance crews in the field so that images may be used in real time for discussions and technical definitions. Image transmission uses a private communication network that allows limiting the bandwidth used, thus avoiding the collapse of the telecommunication systems. 4.0 CONCLUSIONS The System for Integration of Protection and Control Devices is designed to help the maintenance crews and the disturbance analysis team, allowing them to access and to use data from the IEDs, thanks to the development of digital technology. Fault data (oscillography and events) and environmental data (temperature and humidity) will be available in a centralized fashion. Also periodic audits on the parameterization files will be performed The primary function is to access devices, providing in a centralized fashion, fault data (oscillography and events), environmental information and parameter files audit. The architecture of the System (Figure 4) provides various forms of supervision of the process and operation not yet fully explored. Currently the System integrates 41 substations comprising about 1000 IEDs but is still growing due to new IEDs that will be incorporated into the power stations as a result of an on going process of retrofit and also by a continued growth in the power sector. Prompt responses required by society regarding disturbance analysis and difficulties of accessing records from IEDs prevented us not to use such information in a number of situations, consequently leading to incomplete reports and making it difficult to visualize improvements on the protection practices, setting calculation studies and new functions that could be implemented on these devices. Moreover, the possibility to access IEDs remotely has contributed for the speed of action of the maintenance crews during programmed or urgent interventions, especially for distant substations from the maintenance centers. A new feature that has been incorporated to the System is the ability to provide live images from the relay houses, allowing conditions for long distance conferences during maintenance. The System for Integration of Protection and Control Devices became an important tool for diagnosing protection performance during disturbances in the Power Transmission System and also for offering tools to optimize the work performed by the maintenance crews. 5.0 BIBLIOGRAPHY [1]Sistema de Integração de Dispositivos de Proteção, Controle e Regulação (VIII STPC, Rio de Janeiro, Brazil, 2005) [2] Sistema de Integração de Dispositivos de Proteção e Controle (Seminário APTEL, Rio de Janeiro, Brazil, 2009) Figure 4 - Architecture ELETROEVOLUÇÃO JUNHO

18 Artigo A1-301 apresentado na Bienal Paris 2010 On Uncertainties of Reliability Indices F. CÂMARA NETO FURNAS Centrais Elétricas S.A., Rio de Janeiro M.TH. SCHILLING Fluminense Federal University UFF, Niterói A.M. LEITE DA SILVA Federal University of Itajubá UNIFEI, Itajubá M.A.N. SILVEIRA Empresa de Pesquisa Energética EPE, Rio de Janeiro A.M. REI Centro de Pesquisas de Energia Elétrica CEPEL, Rio de Janeiro SUMMARY - This paper provides means for overcoming difficulties in the conceptual interpretation of the reliability indices originated from typical probabilistic adequacy analyses of transmission power systems. Initially, one lists a set of factors that contributes for producing significant statistic magnitudes of numerical values. Then, a referential paradigm is obtained for the Brazilian Power System, according the methodology used in several companies in Brazil. Taking as a reference the obtained standard, a series of experiments are carried out, obtaining the variation range of the severity index and a set of other traditional indices used in reliability analysis. KEYWORDS - Adequacy analysis, Planning criteria, Reliability indices, Risk analysis, Transmission reliability, Uncertainty and variability INTRODUCTION The recent restructuring of the Brazilian electrical energy sector, aimed at stimulating competition between companies, was possible due to the introduction of a free market, thus allowing the negotiation of the price of purchase and sale of electric energy. The main goal of this new approach is to assure the supply of the best quality electric energy for society at the lowest cost. By following this new model, the governmental agencies responsible for planning and operating the Brazilian Power System (BPS) should be able to meet the increasing demand of energy by always seeking inexpensive alternatives without risking system security. In order to achieve this goal, it is important to define the necessary conditions for an acceptable electric performance. The Brazilian electric sector, so far, has been using the deterministic criteria N-1 as reference. This criterion forces the system to keep up with the demand by ensuring the limits of suitable loading and voltage, in case of sudden loss of equipment. The BPS, however, does not fully follow this deterministic criterion. A very costly investment would be necessary to do so. In order to exemplify this situation, it was verified that the extent of adherence to the criterion N-1 is around 90%. It means that 10% of all single contingencies in the transmission network could suffer violations. The conventional deterministic analysis suggests that the generators, transmission lines, and transformers should be associated with probabilities one or zero that represent failure state or normal operation. This consideration helps to identify a failure state, which could bring catastrophic consequences to the system. However, the probability of its occurrence would be very low, resulting, therefore, in an acceptable risk level. On the other hand, for much less severe failures, but with high probability of occurrence, the risk level might be unacceptable for customers. In both cases, the conventional deterministic analysis ignores the risk concept, resulting in unnecessarily expensive or even unsafe solutions. The search for an efficient, secure, and inexpensive operational system requires an adequate treatment for the reliability analysis. Based on the 18 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

19 background performance of the system, it is possible to statistically anticipate future performance of the network. This methodology, which incorporates the random behavior of the equipment into the analysis, not only allows the identification of the severity of a state and its impact on the system behavior, but also the probability of its occurrence. The proper combination of event importance and probabilities creates indices, which represent risky situations and are satisfactory to determine the adequacy of the system. Contrary to the well established load flow and stability studies, the reliability analysis is in a process of consolidation in terms of acceptable criteria. This situation creates a barrier that prevents clearer understanding of the results obtained by this approach. In addition to the difficulty of interpreting the generated indices through probabilistic analysis, it is added the large numerical range (statistical amplitude) to which they are submitted. In order to minimize this difficulty, this paper investigates several factors that can impact the numerical results of the reliability indices for the BPS, depending on pre-specified assumptions and conditions. The results achieved in the proposed work will support the effective use of reliability analyses in expansion and operation planning environments. 2.0 TYPOLOGY OF RELIABILITY STUDIES APPLIED IN PLANNING Reliability studies include a vast universe of possibilities, which suggests the proposal of a taxonomy aiming at forming a better understanding of the obtained results. This activity is part of the reliability monitoring process currently used in the predictive reliability analysis performed in Brazil [1]. Two main study categories are encompassed: (i) Regular studies routinely conducted each year; and (ii) Special studies that are carried out as a result of an ad-hoc demand. Regular studies do not contemplate modeling of uncertainties in the generation system. They do include, however, three sub-types of studies: Reference, Regional Voltage, and Class of Elements. Reference studies are concerned with measuring the predicted reliability levels in situations of single contingencies, through an enumeration process involving only transmission equipment, which represent the main transmission network - MTN. In these studies, only the heavy load levels (foreseen for the sequential set of topologies established in the expansion and reinforcements plan for the MTN) are evaluated. For each given topology and corresponding load, an operational point is adjusted within the required adequacy criteria (no overloads and voltage/reactive violations). The objective of such studies is to analyze the chronological evolution of the global adequacy risks in the Brazilian MTN. Reference studies will be referred to throughout this paper. Regional Voltage studies, on the other hand, are concerned with measuring the predicted probabilistic reliability levels in situations of single contingencies, by enumeration, of only the transmission subsystems (transmission lines - TL, network transformers - NT, border transformers - BT) located in the North, Northeast, Southeast, Central-West, and South regions of Brazil, associated with a specific voltage level (230, 345, 440, 500, 525, and 765 kv). The objective of such studies is to identify and compare regional weaknesses. Finally, Class of Elements studies are concerned with measuring the predicted reliability levels, using single enumeration, of three separate sets: only transmission lines, only network transformers, and only border transformers. The objective of these studies is to identify the degrees of responsibility of the different classes of elements (TL, NT, and BT) in the totality of the bulk transmission risk. The so called Special studies are carried out according to management convenience. Next, three examples of these types of studies are described. As a first example, there are transmission studies with a probabilistic space identical to that adopted by the Reference studies, i.e., without uncertainties in generation and single contingency enumeration with the following additional conditioning aspects: (i) by focusing separately on medium and light load levels; (ii) by focusing on a combination of all load levels weighted by their respective probabilities; (iii) by encompassing only a portion of the MTN associated with each of the Brazilian states; (iv) by focusing on operation points that reflect specific interchange scenarios among electric areas, but distinct from those taken as a reference. As a second example, there are transmission studies with extended probabilistic space in relation to that adopted in the Reference ELETROEVOLUÇÃO JUNHO

20 studies, without uncertainties in generation and with the following additional conditioning aspects: (i) by representing non-mtn uncertainties a portion of the topology that is not considered to be part of the MTN (these evaluations are conducted by single enumeration of all the state-space and also separately, discriminated by segments that are the MTN and the non-mtn); (ii) same as the previous one but selecting states by Monte Carlo simulation (MCS); (iii) by representing the uncertainties only in the non-mtn (single enumeration); (iv) same as (iii) but using MCS. Finally, as a third example, there are special studies with extended probabilistic space in relation to that adopted in the Reference studies, but including uncertainties in generation equipment, i.e. the classical composite reliability: (i) by considering both MTN and generation system uncertainties, one full system single enumeration and two partial enumerations, the first one detailing only the MTN and the other one focusing only on generation stations; (ii) same as (i) but using a MCS; (iii) by considering uncertainties in both the main and non-main transmission network plus the generation system (one full system single enumeration and three additional partial enumerations detailing main transmission, non-main transmission, and the generation); (iv) same as (iii) but using MCS FAILURE MODES AND RELIABILITY INDICES Currently, probabilistic reliability studies performed in Brazil consider only two kinds of failure modes: (i) continuity and (ii) adequacy. The first one is recognized as the nonexistence of voltage at measuring points, lack of supply continuity, the formation of islands, the presence of generation deficits, etc. The second one indicates the occurrence of overloads in circuits, voltage violations, violations of reactive power generation limits, violations of active power at swing buses, violations of maximum allowable interchange limits between areas, etc. Security failure modes [2], associated with dynamic phenomenon, have not yet been treated on a regular basis by Brazilian companies. Severity (SEV) measured in system-minutes [3-5] is one of the most popular probabilistic reliability indices used by companies in Brazil. Other traditional primary indices are also calculated under various spatial aggregations such as loss of load probability (LOLP), expected power or demand not supplied (EPNS), and loss of load frequency (LOLF). Additional secondary indices such as expected energy not supplied (EENS), loss of load expectation (LOLE), and loss of load duration (LOLD) are obtained as well. The system problem probability index (SPP) is the direct result of accounting for occurring failure modes, before the application of remedial measures. It is also quite common to use an approximate calculation of interruption costs associated with the expected energy not supplied FACTORS AFFECTING RELIABILITY INDICES The numerical values of reliability indices are mainly affected by the following aspects: (i) modeling hypotheses, (ii) statistical data uncertainties, and (iii) numerical algorithms and computational procedures. This section will address only the Reference studies. 4.1 Modeling of primary energy sources and generation In Brazil, the influence of primary hydraulic energy sources in reliability studies may be taken into account by defining suitable probabilities to different possible dispatch scenarios. However, in the Reference studies previously mentioned, an initial base-case dispatch is conveniently adjusted, between the lowest and highest limits allowed for each generating unit, in order to eliminate reliability base-case violations. This dispatch is set with unitary probability. In this perspective, primary hydraulic sources do not contribute to statespace probabilistic values used in the Reference study. When the influence of energy sources uncertainties is explicitly considered, the analysis falls into the Special studies category. In the Reference study, generation uncertainties are ignored. Therefore, even though represented in its totality, the generation system does not contribute to the probabilistic state-space. Therefore, each generator unit is deterministically represented in an individualized manner. The static compensators are similarly treated. 4.2 Modeling of network topology Probabilistic modeling of topology may include representation of nodes (i.e. substations) and 20 ELETROEVOLUÇÃO JUNHO 2011

21 branches (i.e. lines, transformers, and shunt elements). Notwithstanding, since topology uncertainties are the main cause for the explosive growth of the probabilistic state-space, modeling is kept as simple as possible. Therefore, in Reference studies, several relevant aspects are chosen to be consciously ignored, such as: transmission common mode failures, dependent simultaneous transmission failures, network reconfigurations due to special protection schemes, etc. All transmission lines and transformers, which are originally represented in the base-case power flow, are maintained in the Reference studies. However, uncertainties are attributed only to elements of the MTN. In this context, all lines in the main transmission network contribute to the probabilistic state-space. All other transmission lines outside MTN (i.e., 138, 88, 69, 44, 34.5, and 13.8 kv) are treated in a deterministic manner. Treatment of these uncertainties is based on the classic modeling of Markov chains with two states and all of the traditional conditioning factors such as constant transition intensities, as well as disregard of aging, regeneration, and trends. Failure rates (occurrences/year) and mean repair times (hours) are those given in Table I. As previously mentioned, transmission elements are classified under four main categories: lines, network transformers, border transformers, and special elements such as series capacitors, thyristor controlled series capacitors (TCSC), and series reactors. Regarding the latter, they are treated in a deterministic manner. In particular, TCSC are converted into equivalent capacitors, due to modeling constraints of the software used in the analysis. It should be also noted that the Brazilian grid has two DC links, which are also taken into account deterministically, in the Reference studies, by equivalent power injections, represented by fictitious generation. The stochastic modeling of two-wind transformers does not present particularities. However, even though generation units are individualized, corresponding step-up transformers, when represented, are not submitted to the same treatment as other transformers, since uncertainties are not ascribed to them. This choice is taken aiming at minimizing the combinatorial growth of the probabilistic state-space. An exception to this rule applies when the step-up transformer is identified as a BT. Three-wind transformers are represented by a star connection to which only to the highest level voltage branch an uncertainty is assigned. To summarize, in the context of the Reference studies, all border and network transformers contribute to the probabilistic state-space. All other transformers located outside the MTN are treated in a deterministic manner. The stochastic modeling of shunt branches (i.e., capacitors/reactors) is considered relevant to reliability studies. However, in the Reference studies, none of these elements contribute to the composition of the probabilistic space. Finally, In the Reference studies, the nodal topology (i.e. substation arrangements) is also not explicitly treated. However, the influence of faults at substations is partially reflected in the TL parameters. 4.3 Load modeling Modeling the load behavior accurately is a tough but essential task for a sound probabilistic reliability assessment. In the Reference studies, load is treated by the pair of active (MW) and reactive (Mvar) power values. As such, the yearly forecast of load spatial aggregation is the same used in conventional power flow studies, usually at buses operating at 13.8, 34.5, 69 and 138 kv. Although rare, other higher voltage levels ELETROEVOLUÇÃO JUNHO