GESTÃO DE INDICADORES DE QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA UMA METODOLOGIA SIMPLES E AUTOMÁTICA IMPLEMENTADA NA CPFL E.F. Nunes* S.U. Ahn** W.M. Borges* S. Zimath*** S.M. Deckmann**** J. de Camargo* V.H. Pereira* R. Frandsen* D.S. Marcelino* * Expertise Engenharia ** Companhia Paulista de Força e Luz - CPFL *** Reason Tecnologia **** Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP RESUMO O objetivo deste trabalho é apresentar a metodologia do sistema de gestão da Qualidade de Energia implantado na Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), bem como mostrar os resultados gerados por este sistema e suas implicações em desenvolvimentos futuros. Especialmente para este sistema foi desenvolvido pela Reason Tecnologia o Registrador de Indicadores de Qualidade de Energia Elétrica, customizado para atender as demandas de simplicidade, baixo custo e processamento de histogramas, sem perder, é claro, o robustez e confiabilidade. O registrador mede todos os fenômenos da qualidade de energia Eles são resumidos dia a dia por um valor estatístico no qual 95% das amostras estão abaixo deste valor. Essas amostras são integralizadas a cada 10 minutos, exceto para as amostras de flicker plt que são integralizadas a cada 2 horas. As Variações de Tensão de Curta Duração são resumidas pelo seu afundamento e duração, através da metodologia desenvolvida pela Unicamp o sistema facilita a análise das informações, pois os dados já estão processados. No fim do dia estes indicadores são enviados para o sistema de gestão via modem celular. Os resultados obtidos pelo Sistema de Gestão da Qualidade de Energia implementado pela Expertise Engenharia na CPFL, e que será apresentado neste trabalho, mostra que o projeto prove uma visibilidade da rede, evidenciando e documentando a correlação dos fenômenos em diferentes pontos do sistema elétrico. Reforçando que a Qualidade de Energia não pode ser tratada de uma forma pontual, mas sim de maneira sistêmica, fazendo interface com setores internos e externos. PALAVRAS-CHAVE Qualidade de Energia Elétrica (QEE), Metodologia de análise de dados, Indicadores e Sistema de Gestão. 1
1. INTRODUÇÃO O sistema implementado na CPFL será apresentado subdividido em quatro blocos: Aquisição de Sinais, Processamento, Transmissão de Dados e Sistema de Gestão. A Figura 1 ilustra a arquitetura do Sistema de Gestão da QEE, desde a aquisição de sinais em campo até o banco de dados. Figura 1 Arquitetura do Sistema de Gestão da QEE Os resultados compilados durante o ano de 2005 serão apresentados de maneira tabular e os resultados analisados segundo as normalizações brasileiras. 2. METODOLOGIA 2.1 Aquisição de Sinais Os sinais de tensão e corrente são aquisitados diretamente dos transformador de potencial (TP) e dos tranformadores de corrente (TC). Existem equipamentos instalados em 11.9 kv, 25 kv, 69 kv e em 138 kv. 2.2 Processamento Neste Sistema os fenômenos da Qualidade (flicker pst, flicker plt, DHT de tensão, DHT de corrente, desequilíbrio de tensão e desequilíbrio de corrente) são resumidos dia a dia por um valor estatístico no qual 95% das amostras estão abaixo deste valor. Essas amostras são integralizadas a cada 10 minutos, 2
exceto para as amostras de flicker plt que são integralizadas a cada 2 horas. As Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD) são resumidas pelo seu afundamento e duração. Ou seja, através da metodologia desenvolvida pela Unicamp (Prof. Dr. Sigmar Deckmann), o sistema facilita a análise das informações, pois os dados já estão processados, são informações lapidadas para a análise de qualidade de energia. 2.3 Transmissão de Sinais Após a meia noite, com os indicadores consolidados, os dados são enviados através de arquivos tabulares (.CSV). O Modem conectado ao registrador faz uma conexão GPRS com o servidor e alimenta o banco de dados. A metodologia de compactação dos dados possibilita que cada ponto de medição utiliza 5 Kbytes para transmitir os dados, diminuindo o custo de comunicação do sistema. 2.2 Sistema de Gestão O Manager System é responsável pela inserção dos dados na Data Base, faz a leitura dos arquivos enviados pelos RIQEE s e insere as informações em uma base SQL Server. As consultas também são realizadas pelo Manager System, as informações podem ser visualizadas em forma de tabela, em forma gráfica, como exemplificado na Figura 2, e através de relatórios. Figura 2 Sistema de Gestão As consultas também são realizadas pelo Manager System, as informações podem ser visualizadas em forma de tabela, em forma gráfica, como exemplificado na Figura 2, e através de relatórios. O cadastramento de equipamentos e pontos de medição também é gerenciado pelo sistema. 3
3. RESULTADOS Todos os valores apresentados a seguir foram registrados pelo Sistema de Gestão da QEE e correspondem ao nível estatístico 95% das observações diárias, ou seja, o nível que foi ultrapassado 5% do tempo a cada dia monitorado. Na Tabela 1 temos os valores máximos, mínimos e médios dos indicadores de 12 subestações da CPFL durante o ano de 2005. Tabela 1 Resumo dos resultados de 12 SE s 3.1 Flicker PST95% Segundo as recomendações da ANEEL, o limite máximo para baixa e média tensão, aceitável apenas como condição precária, é PSTD95%=2pu. Em condições normais o limite é PSTD95%=1pu. Das 12 SE monitoradas, apenas a de Piracicaba acusou um nível de PST preocupante. O valor médio do PSTD95%, ao longo de 2005, superou o limite máximo de 2pu. A causa principal é a operação de fornos a arco da indústria siderúrgica BMP, instalada próximo a Piracicaba. Providências foram tomadas em dezembro de 2005 transferindo a alimentação dessa instalação industrial para outra SE, com maior nível de curto-circuito. Essa medida de fato se mostrou eficaz e, a partir dessa mudança em meados de dezembro, o nível médio de PST95% diário baixou para próximo de 1pu. Com essa medida saneadora de Piracicaba, a SE Orquídea sofreu uma pequena elevação do nível de PST95%, que passou de uma média de 0,7 para 1,05pu. Comportamento semelhante também foi observado na SE Americana que passou de uma média de 0,7 para 1,0pu. Nas demais SE o nível de flicker não foi preocupante, raramente passando de 0,8pu. 3.2 Distorção Harmônica Total de Tensão DHTV 95% 4
Segundo as recomendações da ANEEL, o limite máximo aceitável para a distorção total da tensão é DHTV95%=6%. Esse limite máximo foi observado em 3 SE: Americana (6%), Colonial (6,3%) e Piracicaba (11%). No entanto, todos esses casos foram eventuais e devem ter sido causados por alguma anomalia da rede. Os níveis médios de DHTV95% nessas SE ficaram bem abaixo de 6% (2%, 2% e 3%, respectivamente). 3.3 Desequilíbrio de Tensão KV95% Segundo as recomendações da ANEEL, o limite máximo aceitável para o desequilíbrio das tensões é KV- 95%=2%. Esse limite não foi alcançado em nenhuma SE, sendo que a média maior foi de 1,1%, registrada na SE de Nova Aparecida. Nessa SE houve um crescimento monotônico de 0,8% para 1,4%. Esse comportamento atípico sugere que está aumentando paulatinamente o nível de desequilíbrio das cargas atendidas por essa subestação. 3.4 Distorção Harmônica Total de Corrente DHTI 95% O maior valor médio observado foi de DHTI95%=12% na SE Andorinha. Fabricantes de capacitores se preocupam quando o nível de harmônicos em seus equipamentos passa de 10% devido a riscos de danos por excesso de perdas e de aquecimento. Portanto esse poderia ser um limite a ser sinalizado para medidas preventivas. Apesar desse valor médio ser ultrapassado apenas na SE Andorinha, valores máximos acima de 10% foram observados nas 12 SE, chegando a 30% na SE Americana e 25% na SE Nova Veneza, que constituem importantes centros industriais. 3.5 Desequilíbrio de Corrente KI95% O limite de desequilíbrio das correntes poderia servir de orientação para balancear as cargas quando esse valor fosse ultrapassado. Um complicador adicional é que a presença de harmônicos na corrente também causa desequilíbrio, e esse tipo de desequilíbrio não se resolve balanceando as fases e sim, reduzindo o conteúdo harmônico. O maior valor médio de KI- foi observado na SE Nova Aparecida (6%). Os valores máximos ficaram na faixa entre 10% e 14% em sete das 12 SE monitoradas. 4. CONCLUSÃO Os resultados gerados pelo Sistema de Gestão da QEE possibilitam uma melhor compreensão sobre os fenômenos da qualidade e difusão dos conceitos em diversos setores da companhia e, principalmente, auxilia a tomada de decisão no relacionamento com grandes clientes, no planejamento da rede, na manutenção e gestão de ativos. A consolidação de uma base histórica caracteriza a rede da CPFL quanto a QEE, possibilita uma visão sistêmica da rede, antecipa as ações emergenciais e fundamenta os processos internos para a garantia da Qualidade do Fornecimento. 5
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