XX Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica SENDI a 26 de outubro Rio de Janeiro - RJ - Brasil. Companhia Energética do Ceará

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1 XX Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica SENDI a 26 de outubro Rio de Janeiro - RJ - Brasil Paulo Roberto de Oliveira Braga Avilez Batista de Oliveira Lima Juliana Dionisio de Andrade Companhia Energética do Ceará Companhia Energética do Ceará Companhia Energética do Ceará prbraga@coelce.com.br avilez@coelce.com.br juliana@coelce.com.br AUTOMAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO Palavras-chave Banco Regulador Chave de Encontro GPRS Monitoramento Remoto Religador de Linha SCADA Resumo O crescimento econômico e populacional de um estado implica diretamente no aumento da sua rede de distribuição de energia elétrica. Com a expansão da rede, cresce também a necessidade de inspeções preditivas e preventivas a fim de evitar a descontinuidade do serviço. Contudo, apenas a programação de inspeções não é suficiente para a garantia da continuidade do fornecimento. O investimento das concessionárias em equipamentos de proteção e equipamentos de operação do sistema elétrico é cada vez maior para que a operação deste sistema se torne mais ágil e mais eficiente. Baseado na idéia de melhoria continua para garantir a qualidade do fornecimento de energia elétrica foi desenvolvido pela Coelce um software para automação dos equipamentos de distribuição instalados ao longo da rede de média tensão para supervisão, controle e aquisição de dados destes equipamentos. 1. Introdução 1/7

2 Apesar da expansão acelerada das redes de distribuição para atender a crescente demanda de energia em todo o Estado, a preocupação com a qualidade do fornecimento é primordial para a concessionária, isto é, estar sempre buscando novas alternativas em equipamentos que aumentem a seletividade no momento das falhas e novas tecnologias que possibilitem rapidez e eficiência no caso de manobras e transferências de carga dos alimentadores. Contudo, de nada adianta termos equipamentos de proteção e chaves de encontro ao longo dos alimentadores se não tivermos como executar a operação ou mesmo, como controlar esses equipamentos à distância. O investimento de uma concessionária não finaliza na compra e instalação dos equipamentos de distribuição, mas em como é realizada a automação desses equipamentos. Entretanto, as soluções que existem no mercado ainda são caras, principalmente o custo com as unidades remotas que, dependendo do meio de comunicação, pode gerar um custo bastante elevado. Baseado neste contexto, a Coelce desenvolveu um software para a automação dos equipamentos instalados na sua rede de distribuição que utiliza tecnologia GPRS. Para possibilitar a conexão dos equipamentos no centro de controle, foi desenvolvido um servidor dedicado para tal, com uma interface de fácil acesso para os operadores atuarem no sistema elétrico. Hoje, na Coelce, esse sistema controla cerca de 560 equipamentos distribuídos em seis centros de controle regionais. 2. Desenvolvimento Atualmente como as distribuidoras de energia elétrica no Brasil são de capital privado, estas procuram atender a todos os padrões de qualidade estabelecidos pela ANEEL, oferecendo energia de forma segura e confiável, mas também rentável. A manutenção das redes e investimentos em expansão e instalação de novos equipamentos tendem a melhorar a qualidade do fornecimento de energia elétrica. Contudo, a continuidade do fornecimento não depende apenas destes fatores. Componentes externos a rede de distribuição, como vegetação e descargas atmosféricas, podem afetar gravemente a continuidade do serviço. Desta forma, elementos de rede como chaves de encontro e religadores de linha são instalados ao longo das redes de distribuição para realizar operações de forma que o consumidor perceba, pelo menor tempo possível, a falha no sistema elétrico. Entretanto, apesar da quantidade de equipamentos instalados ao longo da rede elétrica, os mesmos estão localizados a grandes distâncias das subestações, o que torna muito demorada a operação destes equipamentos manualmente, surgindo a idéia do monitoramento remoto. Contudo, pelo mesmo fato das grandes distâncias aos centros de controle, se tornam inviáveis a realização da comunicação dos equipamentos através de cabo metálico como também a solução via radio que ainda é uma solução muito cara, devido a instalação e manutenção de uma infraestrutura dedicada. Com este cenário, a solução mais viável foi utilizar a tecnologia GPRS, uma tecnologia barata para acesso a internet devido à sua velocidade limitada e bastante difundida graças ao crescente uso de telefones celulares e o aumento de acesso a internet por redes móveis de telefonia. Apesar da velocidade limitada, esta é suficiente para prover uma comunicação satisfatória entre equipamento e o centro de controle do sistema. O núcleo do sistema de automação é denominado de SCADA. Para atender a demanda de conexão dos religadores de linha e chaves de encontro, foi desenvolvido o AUTODIST, baseado na plataforma Java. Este supervisório gerencia as conexões feitas por todos os equipamentos, exibindo para o operador se o 2/7

3 equipamento está online ou offline e se está em operação ou fora de operação. O AUTODIST realiza leituras das variáveis analógicas e digitais dos equipamentos e atualiza automaticamente o status do equipamento em uma interface amigável para o operador, possibilitando a operação dos equipamentos, como por exemplo, bloqueio de religamento e bloqueio de sensibilidade de terra, além de prover uma base de dados para consulta e geração de relatórios. Para uma troca de dados na rede GPRS, é necessário um terminal GPRS, que é um equipamento capaz de utilizar os serviços da rede. Os também chamados modems GPRS possuem o hardware para a comunicação RF, além do suporte à GSM e GPRS de acordo com as normas GSM, sendo configurados e utilizados através de comandos AT, como referido por (PIROTTI & ZUCCOLOTTO, 2009, p. 188). O procedimento de configuração destes modems é realizado através da placa de supervisão e controle, que foi desenvolvida para este fim. Nesta placa foi implementada toda a lógica para controlar o modem, manter a conexão com o serviço GPRS e gerenciar a conexão com o servidor AUTODIST, além de prover uma comunicação transparente entre o referido servidor e o equipamento controlado. Neste ponto é interessante ressaltar que a comunicação com os religadores, que são microprocessados e já possuem um protocolo de comunicação implementado, é relativamente fácil, pois a placa de supervisão funciona apenas repassando os pacotes entre o equipamento e o servidor. Um fato importante foi a utilização de chaves de média tensão já existentes na Coelce, com capacidade de abertura em carga e que não tinham um controle eletrônico, ou seja, estas eram acionadas eletricamente ou mecanicamente, e diante dos avanços tecnológicos estas seriam sucateadas, mas como o foco desse projeto é a automação de equipamentos de linha de forma a utilizar também o ativo existente, foi desenvolvido um sistema microcontrolado para auxiliar na automação destas chaves, que foram reaproveitadas e estão sendo utilizadas hoje em encontros de alimentadores, possibilitando a transferência de carga e manobras no sistema elétrico da Coelce. O desenvolvimento deste sistema de automação permitiu a inserção destas antigas chaves nas linhas de distribuição de media tensão proporcionando uma rápida reposição do sistema. Este sistema mostrou-se bastante eficiente, pois o mesmo comunica-se com o mesmo protocolo já padrão nos religadores de linha, o DNP 3.0, tornando-o uma referência para a aquisição de novas chaves na Coelce. Com o desenvolvimento do AUTODIST, conseguimos a automação da totalidade de chaves e religadores de linha do sistema de distribuição da Coelce. Segue abaixo as telas de controle dos religadores e chaves de encontro, respectivamente: 3/7

4 Figura 1 - Tela de controle do Religador de Linha Figura 2 - Tela de controle da Chave de Encontro Além da automação de chaves e religadores, viu-se a necessidade de ter informações a respeito dos bancos reguladores instalados onde os níveis de tensão tornar-se-iam precários. Conforme o Módulo 8 dos Procedimentos de Distribuição PRODIST, que trata da qualidade da energia, as concessionárias devem manter os índices de qualidade exigidos pela ANEEL. Os bancos reguladores normalmente são compostos por duas ou três células monofásicas, cada uma destas controladas por um relé eletrônico independente. Um dos principais problemas encontrados em bancos reguladores é o travamento de uma dessas células o que ocasionava uma diferença na regulação da tensão discrepante de uma das fases em relação às outras, então a necessidade dessa informação o quanto antes no centro de controle, para a equipe de manutenção intervir no menor espaço de tempo possível ou o próprio centro de controle tivesse autonomia para desativar a regulação automática das outras células e amenizar os problemas causados com o travamento de uma destas, era imprescindível. Com o intuito de resolver esse problema foi desenvolvido um módulo do AUTODIST chamado de AUTOREG (Automação dos Bancos Reguladores), onde é realizado o controle e supervisão dos bancos reguladores ao longo do sistema de média 4/7

5 tensão da Coelce. Abaixo temos a tela de comando do banco regulador no módulo AUTOREG : Figura 3 - Tela de controle do Banco Regulador Além dos módulos já mencionados, foi desenvolvido um módulo web do AUTODIST para ser acessado via internet e servir para consulta dos regionais responsáveis pela manutenção dos equipamentos e eventual geração de relatórios de atuação destes. Abaixo segue uma imagem do site: 5/7

6 Figura 4 - Tela do Autodist Web 3. Conclusões Desde a implantação do AUTODIST nos equipamentos de distribuição tem-se percebido cada vez mais melhorias nos índices de qualidade do fornecimento de energia elétrica da Coelce. Obviamente o mérito não é apenas da automação mais de todos os colaboradores que tem trabalhado cada vez mais para melhorar o sistema elétrico como um todo, sendo que o tempo economizado com a aplicação da automação nesse nível de equipamento tem auxiliado esses profissionais para o desenvolvimento de outras tarefas. Outro fator importante, além da economia gerada é a segurança proporcionada por esses equipamentos, onde não se faz mais necessário a intervenção de eletricistas com varas de manobra para fazer o fechamento ou abertura de chaves nos locais onde esses equipamentos foram instalados. 4. Referências bibliográficas Coelce - Chave Seccionadora 15kV a Vácuo - Uso em Encontro de Alimentadores. (21 de Junho de 2010). Acesso em 8 de Setembro de 2011, disponível em Portal Coelce: ANEEL. (s.d.). Acesso em 10 de Setembro de 2011, disponível em ANEEL - Agência Nacional de Eneriga Elétrica: IEEE The Institute of Electrical and Electronics Engineers, I. (2011). Acesso em 17 de Setembro de 2011, disponível em IEEE - Conselho Brasil: Pirotti, R. P., & Zuccolotto, M. (02 de Agosto de 2009). Transmissão de dados através de telefonia celular: avaliação de desempenho de uma conexão de dados utilizando GPRS. Acesso em 13 de 6/7

7 Março de 2012, disponível em Módulo 8 - PRODIST - ANEEL 7/7 Fundação Liberato: