Qualidade de Serviço

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1 Qualidade de Serviço em SEE QUALIDADE DA ONDA - Característica da onda de tensão e Controlo de qualidade João Tomé Saraiva FEUP, Fevereiro de 2003 Qualidade de Serviço Problema antigo a que é dada mais atenção desde os anos 90. Relacionado com: - o aparecimento dos mercados de electricidade; - a existência de companhias que actuam de forma monopolista redes; - a regulação destas companhias; Qualidade de Serviço: - Continuidade de Serviço; - Qualidade da Onda de Tensão (Norma EN 50160); - Qualidade Comercial.

2 Qualidade Comercial Conceito novo e ainda pouco divulgado em Portugal; Integra o Reg. de Qualidade de Serviço; O que é? Qualidade de atendimento ao público; Grau de satisfação de consumidores; Variedade dos produtos disponibilizados; Tempos de espera em postos de atendimento; Tempos de espera do atendimento telefónico; Tempo de espera pela execução de serviços técnicos ou procedimentos administrativos; Cumprimento de prazos e horários. Qualidade Comercial Controlo da Qualidade Comercial: - De forma centralizada pela entidade reguladora: - Fixação de níveis mínimos; - Verificação do seu cumprimento auditorias; - Penalizações; - Monitorização pelo público; - Controlo local com pagamento de indemnizações. - Índices e Indicadores: - Globais; - Individuais.

3 Qualidade Comercial Indicadores Globais Propostos pela ERSE:» Prontidão na execução de serviços;» Erros de medição;» Taxa de reclamações em relação a facturas;» Informação prestada a clientes;» Qualidade de atendimento ao público;» Cumprimento de horários acordados; Outros indicadores possíveis:» Tempo de processamento de indemnizações;» Tempo de resposta a reclamações;» Facilidade de transacções por via electrónica;» Qualidade dos algoritmos de previsão de consumos. Qualidade Comercial Indicadores Globais Aspectos primários não directamente sentidos pelos consumidores:» Existência de equipas de qualidade comercial nas empresas;» Existência de procedimentos internos sistemáticos de recolha de dados sobre os indicadores e sua divulgação em relatórios;» Existência de mecanismos de melhoria da qualidade a serem desencadeados de forma automática se houver violação dos valores limite de algum indicador.

4 Qualidade Comercial Indicadores Individuais Standard Reposição de serviço após interrupções não programadas Resposta a queixas Ligação após contrato Correcção de facturas ou estimativas de consumos Notificação de interrupções programadas Marcação de visitas a consumidores Investigação de queixas sobre qualidade da onda Realização de trabalhos técnicos Preparação de orçamentos 10 Pagamentos de compensações Obrigação h 5-10 d.u. 2-3 d.u. 4-7 d.u. 2 3 d.u. 5-7 d.u d.u d.u d.u. Mês seguinte compensação (dom.) (outros) (dom.) 5-10 (outros) Qualidade Comercial Indicadores globais Standard % de casos em que a reposição de serviço após interrupções não programadas levou menos de 4 h % de casos em que a reposição de serviço após interrupções não programadas levou menos de 24 h % de respostas a perguntas de consumidores em menos de 30 dias % de trabalhos técnicos concluídos em menos de 60 dias % de problemas de tensão resolvidos em menos de 6 meses % de novas ligações concluídas em menos de 10 dias úteis Objectivo % % % % % %

5 Perturbações na Onda de Tensão e Impactos na Exploração de Redes Eléctricas Características ideais da onda de tensão: Valores nominais de vários parâmetros:» Tensão nominal de 230 V;» Frequência de 50 Hz;» Simetria entre fases;» Forma de onda sinusoidal; Variações destes parâmetros distorções na forma de onda; Qualidade da onda de tensão amplitude destas distorções:» Qualidade adequada se as distorções não superarem os limites especificados;» É impensável garantir que os valores nominais são verificados de forma permanente; Qualidade da Onda Qualidade de Serviço/Custo de Investimento 1 custos de investimento; 2 penalidades pagas aos consumidores; 3 custo total sentido pelas empresas; $ QS óptima ENF Cada nível de QS está relacionado com um nível de investimento e com um nível tarifário Contratos de Qualidade de Serviço.

6 Qualidade da Onda Parâmetros que definem as características da onda de tensão: Frequência; Simetria do sistema trifásico;» Assimetrias e desequilíbrios; Amplitude variações de amplitude:» Lentas, rápidas, flicker, ocos de tensão, interrupções breves e longas, microcortes, impulsos de tensão; Forma de onda:» Harmónicos e interharmónicos Estas perturbações estão tecnicamente definidas em normas, bem como os equipamentos e condições de medição; Norma EN da CEI. Qualidade da Onda Para cada perturbação: Limite máximo que não pode ser ultrapassado; Fenómeno de carácter aleatório; Limites a não serem ultrapassados numa % do tempo durante o qual é realizada a medição em geral 95%; Trânsito de potências para harmónicos Causas das perturbações: Práticas de projecto e exploração das redes;» Variações lentas de tensão, ocos de tensão, actuação de protecções,...; Perturbações provocadas pelas instalações de clientes, se propagam para as redes e afectam outros clientes;» Flicker, harmónicos, inter-harmónicos,...; Perturbações provocadas por equipamentos existentes nas redes por exemplo geradores;

7 Qualidade da Onda Regulação da Qualidade da Onda Limites máximos de perturbações admissíveis nas redes que ainda assim permitem que os equipamentos funcionem correctamente; Métodos de controlo e medição de parâmetros caracterizadores; Guias sobre boas práticas de projecto, exploração e ligação de equipamentos potencialmente perturbadores; Medidas a adoptar se forem detectados equipamentos perturbadores; Planos de investimento a efectuar pelas concessionárias e penalidades / compensações a pagar; Procedimentos a adoptar pelos clientes (filtros, tensão de ligação, transformadores,...); Normas de fabrico de equipamentos. Qualidade da Onda A Qualidade da Onda tem duas vertentes relacionadas com a exploração das redes: Perturbações que se admite existirem nas redes; Perturbações que não impedem o bom funcionamento de equipamentos; Isto origina: Limites de admissibilidade de perturbações» Relativos a valores máximos de perturbações para os quais os aparelhos continuam a funcionar correctamente NORMAS;» Compatibilidade Electromagnética CEM ;

8 Qualidade da Onda Compatibilidade Electromagnética CEM É a capacidade de um equipamento, sistema ou instalação de funcionar satisfatoriamente no seu ambiente electromagnético sem introduzir perturbações intoleráveis. Dois conceitos duas vertentes:»... no seu ambiente electromagnético... Limites de imunidade»... Sem introduzir perturbações intoleráveis Limites de emissão» Quando um aparelho é fabricado deve estar preparado para suportar um certo nível de perturbação Nível de Imunidade NI;» Por sua vez, o aparelho não deve ele próprio introduzir perturbações intoleráveis Nível de Emissão NE; Qualidade da Onda Compatibilidade Electromagnética CEM O nível de CEM na rede estar entre NI e NE; Margem de imunidade Margem de emissão Limite de Imunidade Nível de CEM Limite de emissão Limite de imunidade ou de admissibilidade capacidade que um aparelho tem para funcionar face às perturbações a que pode estar sujeito; Limite de emissão nível máximo das perturbações introduzidas na rede pelos equipamentos.» Deve ser inferior ao nível de CEM para garantir que este não é atingido.

9 Qualidade da Onda Compatibilidade Electromagnética CEM Qual é problema?» As perturbações têm carácter aleatório, dependem do instante, do local,...» Não faz sentido definir estes limites em termos rígidos mas sim através de distribuições de probabilidade;» Pretende-se garantir que os níveis de perturbação não são ultrapassados em 95% do período de medição. Qualidade da Onda Compatibilidade Electromagnética CEM Nível de perturbação Níveis de imunidade Margem de CEM Limite de Imunidade Nível de CEM Limite de emissão Níveis de emissão Probabilidade

10 Qualidade da Onda Compatibilidade Electromagnética CEM Nível de CEM nível de referência, com probabilidade 0,95 de não ser ultrapassado, e que define o limite das perturbações a que os equipamentos podem estar sujeitos por estarem ligados a uma rede;» Não é economicamente viável pretender garantir o nível correspondente a probabilidade 1,0;» Uma vez definidos estes níveis de CEM não faz sentido pretender melhorar a qualidade do produto electricidade para além deles;» Para cargas com características especiais podem ser adoptadas respostas locais Contratos de Qualidade de Serviço. Qualidade da Onda NORMA EN Descreve o produto electricidade e as características que a tensão fornecida aos consumidores deverá possuir;» Rede de distribuição em MT e BT em condições normais de exploração;» Não é aplicável a: Funcionamento em situação de avaria, trabalhos de manutenção ou de construção da rede; Não cumprimento pela instalação ou equipamentos dos clientes e instalações de produção de normas aplicáveis ou condições técnicas de ligação; Condições excepcionais, independentes da vontade de terceiros: condições climáticas, decisões oficiais, casos de força maior,...;» Pretende-se definir e descrever as grandezas e os valores que caracterizam a tensão de alimentação.

11 Qualidade da Onda Características da onda de tensão: Amplitude; Onda sinusoidal; Simetria entre fases; Frequência. Perturbações que afectam a qualidade da onda: Harmónicos e inter-harmónicos; Ocos de tensão e micro-cortes; Cargas desequilibradas; Flutuações de tensão; Variações de frequência.... Definição de Padrões de Qualidade da Onda Indicadores para BT 1- Frequência Taxa de repetição da onda fundamental de tensão, medida num dado intervalo de tempo; Não é problemático para redes interligadas e tem, por vezes, um carácter exógeno; Redes com ligação síncrona a redes interligadas: 50 Hz ± 1%, durante 95% de uma semana 50 Hz +4% -6%, durante 100% de uma semana Redes sem ligação síncrona a redes interligadas: 50 Hz ± 2%, durante 95% de uma semana 50 Hz ± 15%, durante 100% de uma semana

12 Definição de Padrões de Qualidade da Onda 2 - Amplitude da tensão de alimentação Sistemas com neutro distribuído: Un = 230 V entre fase e neutro Sistemas trifásicos com 3 condutores: Un = 400 V entre fases 3 - Variações da tensão de alimentação Comparar Uref com U para períodos de 10 min; - Un ± 10 %, para 95% dos valores eficazes médios, para cada período de uma semana, medidos em intervalos de 10 minutos; Definição de Padrões de Qualidade da Onda 4 - Variações rápidas da tensão Alteração do valor eficaz da tensão entre dois níveis consecutivos num curto intervalo de tempo (ms); - Devido a manobras na rede, variações de carga,...; - Amplitude das variações rápidas de tensão - Até 10% de Un (não ultrapassam, em geral, 5% de Un) - Se exceder +10% - sobretensão; - Se for exceder 10% - oco de tensão;

13 Definição de Padrões de Qualidade da Onda 5. Severidade do flicker - efeito de natureza subjectiva associado à impressão de instabilidade da sensação visual provocado por um estímulo luminoso cuja luminância varia no tempo; - Causa variações rápidas de tensão que se repetem com uma dada frequência; variações da impedância de diversos equipamentos eléctricos; - Indicadores da severidade do Flicker: - Pst short time 10 min; Plt long time 2 horas; P 3 3 lt = P 12 st, i i= 1 - Plt é avaliado com 12 Pst seguidos - Plt deverá ser inferior a 1, durante 95% de uma semana; - Equipamento de medida flicómetro; Flutuações de tensão As flutuações de tensão cíclicas são caracterizadas por: Variações rápidas do valor eficaz de U; Ocorrência repetitiva (T< 1 hora); Quedas de tensão à volta dos 10%. Flutuações de U 1 0,5 0-0,5-1

14 Definição de Padrões de Qualidade da Onda 6 - Sobretensões temporárias entre fase - terra Duração relativamente longa devido a deslastre de cargas, defeitos monofásicos,...; - Valor indicativo da amplitude: kvef em redes com neutro à terra. Período de medição: 1 ano, medindo a tensão eficaz nas 3 fases. 7 - Sobretensões transitórias Sobretensões de carácter oscilatório ou não, de curta duração, com duração máxima de alguns ms; - Impulsos de Tensão valores muito elevados e de curta duração; - Causas descargas atmosféricas, manobras nas redes,...; - Valor indicativo da amplitude: 6 kv de pico; - Período de medição: 1 ano, medindo a tensão instantânea nas 3 fases. Definição de Padrões de Qualidade da Onda 8 - Desequilíbrio das tensões de alimentação Valores eficazes das tensões ou o esfasamento entre tensões de fases consecutivas não iguais (não formam um sistema simétrico); - Grandeza a medir valor eficaz da componente inversa; - Média dos valores eficazes em intervalos de 10 minutos; - 95% dos valores eficazes médios da componente inversa das tensões não devem ultrapassar 2% da correspondente componente directa, para cada período de uma semana, medidos em intervalos de 10 minutos - Aparelho de medida capaz de medir o valor eficaz da tensão nas três fases.

15 Definição de Padrões de Qualidade da Onda 9 - Tensões harmónicas Tensões com frequência múltipla da fundamental; - Distorção harmónica total: THD < 8% (incluindo componentes harmónicas até à ordem 40) a verificar em 95% do período de medição de 1 semana; Componentes harmónicas individuais: 95% dos valores eficazes médios de cada tensão harmónica, para cada período de uma semana, medidos em intervalos de 10 minutos, não devem ultrapassar os valores indicados no Quadro seguinte; - Equipamento de medida (Norma CEI ) Harmónicos Tensão não sinusoidal 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5 Componente fundamental Harmónico de ordem 5

16 Definição de Padrões de Qualidade da Onda Limites para as tensões harmónicas individuais, em % da tensão nominal Harmónicos ímpares Não múltiplos de 3 Múltiplos de 3 Ordem h Tensão relativa (%) Ordem h Tensão relativa (%) Harmónicos pares Ordem h Tensão relativa (%) > > > /h Valores percentuais relativos à tensão fundamental 100 THD=. U1 40 U 2 h h= 2 Definição de Padrões de Qualidade da Onda 10 - Tensões inter-harmónicas Valor indicativo proposto pelo International Standard IEC :1990: o nível de compatibilidade para inter-harmónicos individuais é de 0.2% da tensão nominal de alimentação Ocos de tensão (duração 10ms a 1m) - diminuição brusca da tensão para valores entre 90% e 1% da tensão, seguido de restablecimento; - Causas defeitos fugitivos nas redes ou nas instalações dos clientes com causas aleatórias e imprevisíveis (ciclos de reengate rápido nas subestações); - Não há limites especificados, indicando-se apenas que a duração deve ser inferior a 1 s e ter profundidade inferior a 60 %; - Equipamento de medida deve registar o valor eficaz da tensão nas 3 fases durante 1 ano.

17 Ocos de tensão e micro-cortes 1 0,5 0-0,5-1 Definição de Padrões de Qualidade da Onda 12 - Transmissão de sinais de informação na rede Utilização conjunta da rede para transmitir sinais a frequências mais elevadas ou efeitos e indução; - Sinais de - telecomando, sinusoidais entre 110 e 3000 Hz; - onda portadora entre 3 e 148,5 Hz; - marcação de onda impulsos sobrepostos em pontos escolhidos da onda a 50 Hz; - Os valores médios de 3s das tensões dos sinais transmitidos, a cumprir em 99% de um dia, devem respeitar os limites indicados, sob forma gráfica, na EN Interrupções Breves e Longas, previstas ou acidentais - A tensão é inferior a 1%; - Interrupções Breves até 1 min, ou até 3 min; - Interrupções Longas a partir de 1 min ou 3 min;

18 Definição de Padrões de Qualidade da Onda Indicadores e padrões de qualidade em MT 1 - Frequência (igual a BT) 2 - Amplitude da tensão de alimentação A amplitude a considerar é a da tensão declarada Uc. 3 - Variações da tensão de alimentação Uc ± 10 %, para 95% dos valores eficazes médios, para cada período de uma semana, medidos em intervalos de 10 minutos 4 - Variações rápidas da tensão Amplitude das variações rápidas de tensão Até 6% de Uc (não ultrapassam, em geral, 4% de Uc) Severidade do flicker Plt < 1, durante 95% de uma semana Definição de Padrões de Qualidade da Onda 5 - Interrupções breves da tensão 6 - Sobretensões temporárias Redes com o neutro ligado à terra: amplitude da sobretensão < 1.7 Uc Redes de neutro isolado ou com bobine de extinção: amplitude da sobretensão < 2.0 Uc 7 - Desequilíbrio das tensões de alimentação 95% dos valores eficazes médios da componente inversa das tensões não devem ultrapassar 2% da correspondente componente directa, para cada período de uma semana, medidos em intervalos de 10 minutos 8 - Tensões harmónicas Distorção harmónica total: THD < 8% (incluindo componentes harmónicas até à ordem 40) Componentes harmónicas individuais: 95% dos valores eficazes médios de cada tensão harmónica, para cada período de uma semana, medidos em intervalos de 10 minutos, não devem ultrapassar os valores indicados no Quadro seguinte.

19 Definição de Padrões de Qualidade da Onda Limites para as tensões harmónicas individuais, em % da tensão declarada Harmónicos ímpares Harmónicos pares Não múltiplos de 3 Múltiplos de 3 Ordem h Tensão relativa (%) Ordem h Tensão relativa (%) Ordem h Tensão relativa (%) > > > /h Valores percentuais relativos à tensão fundamental 100 THD=. U1 40 U 2 h h= 2 Quais as causas destes problemas? Flutuações de tensão: lentas variação das cargas; rápidas aparelhos que funcionam de forma intermitente; aparelhos de soldadura, fornos de arco, ventiladores potentes; afectam iluminação a receptores de televisão; Harmónicos: muitas fontes: alternadores, transformadores, fornos de arco, conversores, lâmpadas fluorescentes, sinais para mudança de período tarifário,... provocam aumentos de perdas (linhas, transformadores,...), mais dificuldade no funcionamento de disjuntores, sobrecargas nos condensadores, perigo de ressonância; Efeito Flicker

20 Quais as causas destes problemas? Ocos de Tensão e Microcortes: profundidade de uma queda de tensão. causas curto circuitos, comutação automática de fontes de alimentação após um defeito, defeitos fugitivos; efeitos paragem momentânea de motores, perdas de informação em computadores,... Desequilíbrio de tensões assimetria dos componentes trifásicos; desequilíbrio nas tensões de alimentação; assimetria nas cargas trifásicas. U Pr = r Un u u i n = ud O controlo da qualidade de tensão A qualidade de tensão deve ser uma das componentes da qualidade de serviço objecto do processo de regulação - Entidade Reguladora Implementação de um esquema regulador:» Definição de níveis de referência de qualidade;» Controlo da qualidade através da recolha de medidas em diferentes pontos da rede - Monitorização;» Em caso de violação dos níveis de qualidade deve ser aplicada uma penalização económica às empresas distribuidoras, a pagar aos consumidores afectados pela má qualidade do serviço, proporcional à amplitude das violações e à quantidade da energia fornecida.

21 Filosofia de cálculo das compensações Amplitude da distorção DPA k, DPF k, DPT k, DPVT k Harmónicos Flicker Deseq. ten. Varia. tensão k - intervalo de 10 minutos 0<DPX<1 DPX>1 Indicesev. nívelref DPX k = Max 0,. nívelref 2DPX 2.Z $/kwh 2Z $/kwh Compensação total = S 2DP 2 E(k)+S2E(k) k:dp k <1 k:dp k >1 Energia fornecida em 10 m E(k)=Pmed/6 kwh Métodos de controlo e acompanhamento Definição de planos de medição a terem lugar na rede: 1 semana; 1 ano. Planos de medição de uma semana: Planos de sondagem (PS) 1% do nº total de Postos de Transf.» Equipamento simples (medidor de tensão eficaz monofásico) que registe níveis de tensão exteriores a uma banda especificada (val. médio, máx e mín m), variações rápidas de tensão, efeito flicker (Plt), e taxa de dist. harmónica total (valor máx, min e médio); Planos de medição de harmónicos (5% dos pontos PS); Planos de medição de flicker (2% dos pontos do PS); Planos de medição de desequilíbrios de tensão.

22 Métodos de controlo e acompanhamento Planos de medição de um ano: Plano de medição de ocos de tensão» Analisar apenas redes de MT e apenas algumas redes de AT;» Equipamentos a instalar nos barramentos MT das subestações AT/MT; Plano de medição de interrupções longas» Servindo para auditar a qualidade dos dados dos SGI; Plano de medição de interrupções breves» Servindo para auditar a qualidade dos dados dos SGI;» Podem ser obtidas informações a partir dos equipamentos de medição de ocos de tensão. Fixação de limites de emissão Os consumidores poluidores passam a ser penalizados quando ultrapassarem os limites de emissão (a fixar), nomeadamente: Flicker; Distorção harmónica; (Os micro-cortes são de difícil quantificação e limitação) Em Portugal não existe uma caracterização rigorosa da situação da qualidade da onda Sugestão Os limites individuais de emissão devem ser proporcionais à potência contratada pelo utilizador. Verificar condições aquando da ligação de novos clientes potencialmente perturbadores.