Sistema de Gerenciamento Inteligente e Suporte a Operação de Redes de Energia

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1 Sistem de Gerenimento nteligente e Suporte Operção de s de Energi Jun C. Cebrin A., N. Mtsuo, C. Fontn, G. sonelos, N. Kgn Argeu Suemtsu AES-Eletropulo Enerq-US Resumo-- Este trblho present um metodologi que tem omo inlidde desenvolver um errment integrd de suporte deisão em operção pr tendimentos emergeniis e mnobrs progrmds, lém de rir subsídios de inormções pr implementção utur de um plno de mnutenção. A errment rid ontempl integrção de sistems internmente ligdos e tem por missão ser um sistem inteligente, onsiderndo mesm bse geográi que, prtir do monitormento on-line e utomtizndo s inormções elétris ns subestções de distribuição, suporte s plições de lolizção de lts e gestão de indidores de qulidde de energi. A unionlidde do presente trblho permite mostrr: (i) um integrção de dierentes sistems e ontes de inormção, pr su onsult e edição, (ii) um método de desenvolvimento plido n lolizção de Flts em s rimáris de Distribuição, e (iii) um plição n onsult e gestão de inormções esttístis sobre operção de disjuntores, que permite o subsídio n mnutenção preditiv e orretiv nos disjuntores ds subestções. Este trblho oi implementdo omo prte de um projeto de &D, ujos resultdos se mostrrm stistórios e eiientes. lvrs hves-- Lolizção de Flts, Qulidde de energi, Sistems de normção, Desgste de Disjuntor, Curto-Ciruito. C. NTRODUÇÃO d vez mis AES Eletropulo vem busndo melhorr su perormne em indidores de qulidde de energi, tempos de tendimento, onibilidde e redução de ustos. Atulmente o COS e os CODs dispõem de um errment denomind ATENDE pr identiir os prováveis lois de deeitos no sistem e operionlizr o tendimento bsedo ns inormções dos onsumidores relmntes. Apesr de ser um sistem utomtizdo, este pode ser primordo pr identiir om mior rpidez e eiiêni os lois de deeitos n rede. r isso, torn-se neessário o desenvolvimento de um sistem inteligente, tendo mesm bse geográi, pz de trblhr em tempo rel om sistems ténios de medição ns subestções, estimdores de estdo e lolizdores de deeitos que, integrdos om o sistem ATENDE (inormções d entrl de tendimento ll-enter), venhm gilizr lolizção do deeito e o tendimento às oorrênis. O resultdo é um subsídio importnte pr o plnejmento de obrs e mnobrs em ondições normis e/ou emergeniis. O objetivo prinipl deste sistem inteligente é que, em dis de rise, sej pz de propor utomtimente e em tempo rel, mnobrs em iruitos primários de distribuição pr soorro de rgs em ondições emergeniis, tendendo às restrições ténis omo níveis de tensão e piddes de rregmentos dos iruitos, trnsormdores e subestções. Além disso, grupos de gestão e mnutenção d onessionári têm grnde interesse em gerenir vid útil d mpol de váuo de d disjuntor, pr desenvolver um estrtégi de mnutenção que impliri tro oportun destes equipmentos. r tl inlidde são disponibilizds pelo brinte de d equipmento inormções tis omo: máxim energi que d mpol é pz de dissipr, ou pr prte meâni do equipmento, qunts tuções o equipmento pode suportr. orém, tulmente, Conessionári não dispunh de um sistem de poio que onentrsse tis inormções e uxilisse os gestores eeturem s mnutenções, e priniplmente plnejr quisições de novos disjuntores e mpols. O presente trblho present, n su estrutur, um integrção de dierentes sistems e ontes de inormção dentro d Conessionári, que permit relizr dierentes onsults, ssim omo tmbém relizr tulizções no bno de ddos. or isto, se propõe implementção de um sistem, ujo digrm básio present-se n igur. Ddos d Medidor Bse de Ddos Lolizção de Flt Desgste Disjuntor Figur Modelo básio A igur mostr um método de desenvolvimento que permite lolizr o ponto ou pontos prováveis de deeito provods por urtos iruitos, osionds ns s rimáris de Distribuição. Assim omo tmbém um plição que permite onsult e gestão de inormções esttístis sobre operção de

2 disjuntores, que permite subsídio n mnutenção preditiv e orretiv nos disjuntores ds subestções, de orm determinr eiientemente o instnte dequdo d hor de substituição de um equipmento.. METODOLOGA A. Energi Dissipd no Disjuntor: O desenvolvimento dest metodologi inii om o dstro, identiição e rterístis de um dos disjuntores ddos pelo brinte: mpols de váuo, e respetiv vid útil (energi máxim dissipd), inormções rmzends no bno de ddos d onessionári. Durnte os eventos de urto iruito origindos n rede, são monitordos e registrdos, pelos relés ou outros sistems de proteção digitlizdos, os vlores d orm de ond ds orrentes. Ests inormções serão utilizds no álulo d energi dissipd no disjuntor no instnte do evento. A prtir d orrente elétri que lui pelo disjuntor, em d instnte de tempo registrdo, ssim omo o vlor de su impedâni rterísti, ddos pelo brinte, result o seguinte equionmento pr s vriáveis potêni, tensão U, orrente, impedâni Z e energi E: = U () E =. dt () U Z = (3) Substituindo () e (3) em () temos: E =. Z. dt (4) Assim, pr lulr energi dissipd pel mpol de váuo do disjuntor no momento do evento de urto iruito, bst plir equção (4). osteriormente, este vlor tem que ser subtrído do vlor máximo de energi dissipd do disjuntor respetivo. Dest mneir, qundo o vlor i dentro de um vlor mínimo é iondo um lrme que indi o tempo que queles disjuntores deverim ser substituídos. B. Lolizdor de Flts: A Metodologi de lolizção prte ds inormções vinds dos medidores de qulidde de energi instldos no brrmento de suprimento, isto é, no iníio de d limentdor primário. Ests inormções são envids um servidor entrl, onde é exeutdo um módulo de préproessmento (prepro), que vli os prâmetros espeíios reltivos o evento, omo sores de tensão, durção do evento, ses envolvids, et. Este proessmento é exeutdo pr todos os eventos oorridos em d medidor, orneendo inormções neessáris pr lolizção d lt no sistem. Algoritmo de lolizção O lgoritmo de lolizção de lt se bsei n determinção d distâni de um possível ponto de lt num treho de iruito prtir do onheimento dos sores de tensão e de orrente no iníio do treho [] [3]. O proesso de álulo é iniido prtir do primeiro treho do limentdor ligdo à brr d subestção, utilizndo os ddos de medição de tensão e de orrente no iníio do limentdor. r outros tipos de lt o equionmento é eetudo onsiderndo s ondições de ontorno de d situção. r um lt oorrid num treho [, +] de um rede triási, tem-se s tensões A, B B e C e s orrentes A, BB e C no iníio do treho, om orrespondentes, e sendo s omponentes simétris ds tensões e, e sendo s omponentes simétris ds orrentes. As omponentes seqüeniis ds tensões no ponto de lt, lolizdo no treho onsiderdo, podem ser expresss omo: d z d z = d z = (5) = (6) (7) onde d: distâni do iníio do treho té o ponto de lt, e z, z, z : impedânis seqüeniis d linh, por unidde de omprimento. A identiição do tipo de lt é eit prtir ds inormções ds orrentes ds 3 ses e de neutro, ou ds orrentes seqüeniis. Então, pr d tipo de deeito, tem-se os seguintes métodos: Flt Fse Terr: A igur mostr os digrms de seqüêni onetdos pr o so de lt se-terr om resistêni de deeito R. Considerndo que e levndo em + + = 3 R ont (5), (6) e (7) result: Sendo: R = + + d ( z + z z ) (8) = A + (9) e = () tem-se: ( ) + d ( z + z z ) A 3R + = () Seprndo s prtes rel e imginári obtêm-se, equção mtriil:

3 3 + d. z Z b b b + R / d. z 3R + d. z + R / d. z + d. z Figur 3 - Flt se-se - ondições de ontorno Figur Flt se-terr Anlogmente à lt se terr, equção (3), ou (4), é plid suessivmente em trehos subseqüentes té enontrr situção em que distâni luld sej menor do que o omprimento do treho, identiindo ssim um possível ponto de lt. d Re R m z { z + z + z} { + z + z } 3 Re{ } Re{A } 3 m{ } m{a } () Flt Dupl Fse - Terr A equção () é plid suessivmente em trehos subseqüentes té enontrr situção em que distâni luld sej menor do que o omprimento do treho, identiindo ssim um possível ponto de lt. Flt Fse-Fse: A equção pr lt é dd por: d Re R m z { z z} { z } Re{( ) ( )} Re{ } m{( ) ( )} m{ } Re{ } R Re{( ) ( )} d Re{z z } R t = 3Re{ } (5) (6) A equção pr lt é dd seguir: d Re R m { z } Re{ } z Re{ } { z z } m{ } m{ } Alterntivmente: (3) Do mesmo modo, equção (5), ou (6), é plid suessivmente em trehos subseqüentes té enontrr situção em que distâni luld sej menor do que o omprimento do treho, identiindo ssim um possível ponto de lt. d = Rez R / mz { z } { z } Re{( )-( )} Re{ } m{( )-( )} m{ } (4)

4 4 b b Z Z b b b b Z Z Z t Zt + R + d. z d. z R R R + Figur 5 - Flt triási - ondições de ontorno d. z. RESULTADOS + R 3R t Os testes orm relizdos n rede rel d AES Eletropulo. Foi onsiderdo omo so piloto o Alimentdor BRU 6 d subestção BARUER. d. z Figur 4 Flt dupl se-terr - ondições de ontorno Flt Triási Equção pr lt: { z } { } d Re R m z Re{( )} Re{ } m{( )} m{ } (7) Finlmente, equção (7), é plid suessivmente em trehos subseqüentes té enontrr situção em que distâni luld sej menor do que o omprimento do treho, identiindo ssim um possível ponto de lt. A prtir de inormções d tbel de oorrênis (gerdo por relmções de lientes etdos), omo dt e hor de d evento registrdo e identiição do poste onde oorreu lt, orm enontrdos eventos registrdos pelos medidores de qulidde de energi, ontempldos dentro de um ix de tempo ntes d relmção do liente registrd. Tmbém orm lolizds s oordends GS (X, Y) do ponto onde oi eetudo o repro, bsed n identiição do poste, que represent o lol ísio rel d lt. Então oi exeutdo o módulo de lolizção prtiulrmente pr este evento, busndo n bse de ddos os sores de tensão, orrente e orrente pré-lt, prtir do lol, dt e hor do evento registrdo pelo medidor de qulidde de energi. O resultdo é um oordend (X, Y) ou um onjunto de oordends que representm o lol d lt. A seguir present-se um exemplo d lolizção pr o evento de /3/6, às 5:4h, oorrido no iruito BRU 6. r este, rel oordend d lt, representd pelo lol repro no poste, é (388, 7439). N tbel estão os sores de tensão, orrente e orrente pré-lt utilizdos pr lolizção neste so.

5 5 TABELA FASORES (olts) (Ângulo º) (lt) 783,97-3,68 b (lt) 693,67 33,97 (lt) 7778,63 6,5 (Âmperes) (Ângulo º) (pré-lt) 3,93-3,58 b (pré-lt) 4,9 3,7 (pré-lt) 353,5 5,59 (Âmperes) (Ângulo º) (lt) 46,8-4,36 b (lt) 34,5 85,48 (lt) 459,8 9,64 Com estes vlores, o lolizdor enontrou os seguintes pontos, representdos grimente n igur 6. Deve-se destr que oordend do ponto rel loliz-se em lol or d rede primári, ou sej, n rede seundári, de bix tensão. permite onheer o instnte dequdo pr tro do equipmento, omportndo-se omo um errment de poio à mnutenção preventiv. O módulo de lolizção de lts pode obter dierentes pontos n rede. sto oorre, pois todos estes pontos presentm mesm distâni elétri d subestção. Flts em pontos om est rterísti implim em vlores similres de tensão e orrente no lol onde está instldo o equipmento de medição. Nestes sos, o ponto rel d lt deve estr ontido no onjunto de pontos orneido pelo Lolizdor. A prtir de um simples teleonem de onsumidor relmndo de interrupção de energi elétri, já é possível orret seleção do ponto de lt mis provável, dest orm gilizndo sobremodo o proedimento de orm reduzir tempos de tendimento. Os resultdos obtidos mostrm que metodologi possibilit obtenção de mis um errment em tempo rel que sinroniz dierentes ontes de inormção om inlidde de uxilir s equipes de operção e mnutenção no gerenimento d qulidde do orneimento de energi. r implntção dest errment oi eit su instlção num servidor já pertenente à Eletropulo. Atulmente est metodologi est sendo utilizd n Eletropulo, n su se iniil nível de inormção.. REFERÊNCAS [] ER, Relibility Benhmring Methodology RBM Sotwre Tools User s Guide RBM ndex Clultion Module nd ower Qulity Stte Estimtion Mnger ersion., Februry 998 [] Zhu, J.; Lubemn, D. L.; Girgis, A. A., Automted ult lotion nd dignosis on eletril power distribution eeders, EEE Trns. on ower Delivery, ol., Nº, April 997 [3] Senger, E. C.; Goldemberg, C.; Mnssero Jr, G., Automted Fult Lotions System or rimry Distribuition Feeders, ower Qulity roeedings, ower Systems World Conerene & Exhibit - Boston - Otober onto de lt rel ontos lolizdos Figur 6 ontos lolizdos e lol rel d lt. CONCLUSÕES O presente trblho presentou dois módulos importntes. O modulo de lolizção e o módulo de álulo de energi dissipd no disjuntor. O módulo de suporte mnutenção de disjuntor se present omo um errment quntittiv que