i
ii
“Critérios para Localização de Unidades de Medição Fasorial
Sincronizada em Estações de Agentes do Sistema Interligado
Nacional”
Marcos Henrique Gonçalves de Freitas
Dissertação de Mestrado apresentada ao Colegiado do Programa de PósGraduação em Engenharia Elétrica da Escola de Engenharia da Universidade
Federal de Minas Gerais em 05 de agosto de 2011.
Convidada Especial:
iii
Dedico esta dissertação à minha querida esposa Asta, pela sua
força, seu carinho e seu amor, e a meu filho Marcos, meu
companheiro de todas as horas, alegrias de minha vida.
iv
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus a oportunidade de concretizar mais este
sonho, com muita persistência e força de vontade.
À minha família querida, minha esposa Asta e meu filho Marcos, que com
muito amor me ensinam a superar minhas deficiências, sendo o apoio de todas
as horas. Dedico a vocês essa vitória, pois em conjunto vivenciamos cada
etapa, cada momento, cada dificuldade. Agora é o tempo da colheita, que nos
pertence em conjunto.
Agradeço aos queridos Doutora Zélia Brandão e Ramal, que por muito
tempo se dedicam com zelo e esmero, guiar-nos pelos caminhos da sabedoria
e do bom senso. A todos que por seus intermédios nos acompanham fielmente
por todos os caminhos.
Agradeço aos meus pais, José Walmir e Iêda, que diante de todas as
dificuldades sempre me proporcionaram amor e carinho.
Em particular, agradeço à minha orientadora, Doutora Maria Helena, pela
sua dedicação e atenção aos mínimos detalhes, mostrando-me que tudo pode
ser melhorado.
À CEMIG pela oportunidade ao desenvolvimento profissional, através de
incentivos para a realização dos cursos de especialização do CESEP e de
mestrado, ambos pela UFMG.
Aos membros da Banca Examinadora, meu muito obrigado pela atenção e
consideração demonstradas.
Agradeço a todos que, de uma forma ou de outra, me auxiliaram nessa
caminhada.
Um grande abraço a todos e mais uma vez muito obrigado.
v
“O tempo não para no porto, não apita na curva, não espera ninguém.”
Cartola
vi
RESUMO
As propostas que viabilizam a implementação dos projetos conduzidos
pelo operador do sistema elétrico brasileiro para o estabelecimento de um
Sistema
de
Medição
Fasorial
Sincronizado
nacional
formalizam
um
atendimento às expectativas de modernidade e melhoria contínua ao sistema
interligado brasileiro. Desta forma, esta dissertação tem por objetivo propor
uma metodologia que proporcione aos agentes do sistema interligado, além de
uma melhor visualização dos impactos da entrada de Unidades de Medição
Fasorial nesse sistema, focalizar esses impactos em suas áreas de maior
interesse diante de suas novas atribuições. A mudança de foco por parte dos
agentes, de operador sistêmico para operador de instalações, necessita de
uma nova adequação em todos os processos operativos, inclusive nos
aspectos que envolvem a utilização de novas tecnologias como a de Sistemas
de Medição Fasorial Sincronizada.
O ineditismo deste trabalho a nível nacional e sem análogos internacionais
revela-se na metodologia de avaliação de impactos em processos que
envolvem um sistema interligado de transmissão e geração de energia. Tais
avaliações são realizadas a partir da utilização de macrofunções que
representam os fluxos operativos destes processos e da introdução localizada
de tecnologia de medição fasorial sincronizada em pontos estratégicos para os
agentes.
Nesta dissertação, a proposta de Critérios para Localização de Unidades
de Medição Fasorial Sincronizada em Estações de Agentes do Sistema
Interligado Nacional contextualiza as necessidades em comum, bem como
possibilita aos agentes de transmissão e geração, as condições necessárias
para que possam viabilizar análises de seus casos particulares.
vii
ABSTRACT
The propositions that enable the implementation of the projects conducted
by the brazilian system operator in order to establish a national Wide Area
Measurements System formalize an attendance to the expectations of
modernity and continuous improvement to the brazilian interconnected system.
This master thesis aims to propose a methodology that provides the agents of
the interconnected system a better view of the impacts caused by the use of the
Phase Measurement Units, in order to address these impacts in their areas of
greater interest in face of their new assignments. The change in focus by the
agents, from systemic operator to installation operator, requires a new
adjustment in all operational processes, including those aspects that involve the
use of new technologies such as the Synchronized Phasor Measurement
Systems.
The novelty of this work at national level and with no international
analogues reveals itself in the impacts evaluation methodology on processes
involving an interconnected transmission system and power generation. Such
evaluations are conducted from the use of macro functions that represent the
operational fluxes of these processes and from the localized introduction of
synchronized phasor measurement technology at strategic points for the
agents.
This work proposes a Criteria for Location of Synchronized Phasor
Measurement Units in National Interconnected System Agents Stations that
contextualizes the common needs, as well as provides transmission and
generation agents the needed conditions for the analysis of their specific cases.
viii
SUMÁRIO
Lista de Abreviaturas e Siglas ........................................................................... xii
1
INTRODUÇÃO ............................................................................................ 1
1.1
1.2
1.3
2
FASORES E SISTEMAS DE MEDIÇÃO FASORIAL SINCRONIZADA .... 11
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
3
Introdução .......................................................................................... 11
Aspecto Fasorial – Origem e Definição de Fasores ........................... 11
O Conceito de Fasores Sincronizados ............................................... 13
Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada ..................................... 15
Considerações Finais......................................................................... 19
APLICAÇÕES PREVISTAS PARA O SMFS BRASILEIRO ...................... 21
3.1
3.2
3.3
3.4
4
Contextualização.................................................................................. 1
Objetivos, Relevância e Motivação ...................................................... 4
Estrutura da Dissertação...................................................................... 7
Introdução .......................................................................................... 21
Iniciativas do Operador Nacional do Sistema - ONS.......................... 21
Projeto MedFasee .............................................................................. 32
Conclusões ........................................................................................ 33
ANÁLISE DAS MACROFUNÇÕES FINALÍSTICAS - APLICAÇÃO NA
LOCALIZAÇÃO DAS PMU ....................................................................... 35
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
Introdução .......................................................................................... 35
Caracterização dos Procedimentos de Rede – ONS ......................... 37
As Macrofunções Finalísticas ............................................................ 40
Macrofunção Estudos de Acesso ....................................................... 44
Macrofunção Integração de Novas Instalações ................................. 48
Macrofunção Requisitos Mínimos para Instalações da Rede Básica e
Critérios para Estudos ....................................................................... 57
Macrofunção Administração da Transmissão .................................... 59
Macrofunção Elaboração do Plano de Ampliações e Reforços ......... 65
Macrofunção Planejamento da Operação Eletroenergética ............... 68
Macrofunção Programação da Operação Eletroenergética ............... 79
Macrofunção Acompanhamento da Previsão Hidrometeorológica .... 83
Macrofunção Consolidação da Previsão de Carga ............................ 86
Macrofunção Operação do Sistema ................................................... 90
Macrofunção Avaliação da Operação ................................................ 96
Macrofunção Análise de Ocorrências e Perturbações ..................... 100
Conclusões ...................................................................................... 102
ix
5
RECOMENDAÇÕES PARA LOCALIZAÇÃO DE PMU ........................... 105
5.1
Introdução ........................................................................................ 105
5.2
Conceitos de Análise de Observabilidade em SEE ......................... 106
5.3
Critérios Técnicos para Localização de PMU em SEE .................... 107
5.4
Critérios para Localização de PMU Utilizados pelo ONS ................. 109
5.4.1
Introdução ................................................................................. 109
5.4.2
Aspectos relevantes na modelagem sistêmica para o estudo de
localização de PMU pelo ONS ................................................. 111
5.4.3
Localização de PMU – Metodologia para Cálculo da Profundidade
e do Nível de Não-Observabilidade ......................................... 117
5.4.4
Localização de PMU - Metodologia para se Obter Tolerância de
Nível 3 quando da Perda de 3 PMU ........................................ 119
5.4.5
Resultados da definição das localizações das PMU no SIN ..... 121
5.4.6
Instalações de PMU por fases no SIN ...................................... 121
5.4.7
Conclusões importantes ........................................................... 124
5.5
Localização de PMU – uma visão do agente ................................... 125
5.5.1
Introdução ................................................................................. 125
5.5.2
Necessidades atuais dos agentes de transmissão e geração do
SIN ........................................................................................... 126
5.5.3
Informações ao agente sobre a implantação do SMFS por etapas
................................................................................................. 129
5.6
Proposta de Localização de PMU – Critério de Interface entre as
Macrofunções e os Requisitos de Atendimento ............................... 132
5.7
Proposta de Localização de PMU – Metodologia dos Critérios
Cruzados ......................................................................................... 135
5.7.1
Critérios para atendimento ao requisito Sistema Interligado..... 138
5.7.2
Critérios para atendimento ao requisito Carga ......................... 141
5.7.3
Critérios para atendimento ao requisito Ativos de Geração e
Transmissão ............................................................................ 147
5.8
Recomendações e sugestões para localização de PMU pelos agentes
......................................................................................................... 161
5.9
Conclusões Finais ............................................................................ 162
6
CONCLUSÕES E PROPOSTAS DE CONTINUIDADE .......................... 164
Referências Bibliográficas .............................................................................. 171
Glossário ........................................................................................................ 178
x
ÍNDICE DE FIGURAS E TABELAS
Figura 2.1 - Circuito elétrico RL nos domínios do tempo e da frequência....................11
Figura 2.2 – Convenções para medição fasorial sincronizada em relação ao tempo.14
Figura 2.3 – Estrutura básica de um SMFS..................................................................16
Figura 2.4 – Estrutura básica de uma PMU..................................................................17
Figura 2.5 – PDC no contexto do fluxo de dados de um SMFS...................................18
Figura 2.6 – Aplicações baseadas nas categorias das PMU........................................19
Figura 4.1 – Relação dos Procedimentos de Rede com as Macrofunções Finalísticas e
com os Resultados da Operação..................................................................42
Figura 4.2 – Inter-relacionamento entre Macrofunções Finalísticas..............................43
Figura 4.3 – Macrofunção Estudos de Acesso..............................................................45
Figura 4.4 – Macrofunção Integração de Novas Instalações........................................49
Figura 4.5 – Relações contratuais entre os agentes e o ONS......................................53
Figura 4.6 – Macrofunção Administração da Transmissão...........................................61
Figura 4.7 – Macrofunção Elaboração do Plano de Ampliações e Reforços...............66
Figura 4.8 – Macrofunção Planejamento da Operação Eletroenergética.....................70
Figura 4.9 – Macrofunção Programação da Operação Eletroenergética.....................80
Figura 4.10 – Macrofunção Acompanhamento da Previsão Hidrometeorológica........84
Figura 4.11 – Macrofunção Consolidação da Previsão de Carga................................89
Figura 4.12 – Macrofunção Operação do Sistema.......................................................91
Figura 4.13 – Macrofunção Avaliação da Operação....................................................97
Figura 4.14 – Macrofunção Análise de Ocorrências e Perturbações.........................101
Figura 5.1 – Linha com TAP.......................................................................................114
Figura 5.2 – Gerador Fictício......................................................................................114
Figura 5.3 – Elementos Shunt....................................................................................114
Figura 5.4 – Capacitor Série.......................................................................................115
xi
Figura 5.5 – Transformador de Três Enrolamentos....................................................115
Figura 5.6 – Conceito de Profundidade e de Nível de Não-Observabilidade.............118
Figura 5.7 – Mais de 3 PMU instaladas em uma vizinhança......................................120
Figura 5.8 – Exatamente 3 PMU instaladas em uma vizinhança...............................120
Figura 5.9 – Correspondências Biunívocas-Macrofunção Consolidação da Previsão de
Carga..........................................................................................................133
Tabela 4.1 – Módulos dos Procedimentos de Rede......................................................39
Tabela 4.2 – Proposta da Macrofunção Requisitos Mínimos........................................58
Tabela 5.1 – Parte Interessada x Requisito de Atendimento....................................134
Tabela 5.2 – Critérios Cruzados – atendimento ao requisito Sistema Interligado......139
Tabela 5.3 – Critérios Cruzados – atendimento ao requisito Carga...........................141
Tabela 5.4 – Critérios Cruzados – atendimento ao requisito Ativos de Geração e
Transmissão...............................................................................................150
Tabela 5.5 – Linhas de Transmissão da Região Sudeste – CEMIG..........................160
xii
Lista de Abreviaturas e Siglas
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
•
ANEEL: Agência Nacional de Energia Elétrica
•
CAG: Controle Automático de Geração
•
CCEE: Câmara de Comercialização de Energia Elétrica
•
CCI: Contrato de Compartilhamento de Instalações
•
CCT: Contrato de Conexão ao Sistema de Transmissão
•
CEMIG: Companhia Energética de Minas Gerais
•
CNOS: Centro Nacional de Operação do Sistema
•
COD: Centro de Operação de Distribuição
•
COS: Centro de Operação do Sistema
•
COSR-NCO: Centro de Operação do Sistema Regional Norte Centro-Oeste
•
COSR-NE: Centro de Operação do Sistema Regional Nordeste
•
COSR-S: Centro de Operação do Sistema Regional Sul
•
COSR-SE: Centro de Operação do Sistema Regional Sudeste
•
CPSA: Contrato de Prestação de Serviços Ancilares
•
CPST: Contrato de Prestação de Uso do Sistema de Transmissão
•
CUSD: Contrato de Uso do Sistema de Distribuição
•
CUST: Contrato de Uso do Sistema de Transmissão
•
DIPC: Duração da Interrupção do Ponto de Controle
•
DIT: Demais Instalações de Transmissão
•
DMIPC: Duração Máxima da Interrupção do Ponto de Controle
•
EAR: Energia Armazenada
•
EAT: Extra Alta Tensão
•
ECA: Erro de Controle de Área
•
ECE: Esquema de Controle de Emergência
•
ECS: Esquema de Controle de Segurança
•
ENA: Energia Natural Afluente
•
EPE: Empresa de Pesquisa Energética
•
ERAC: Esquema Regional de Alívio de Carga
•
ESS: Encargos de Serviços do Sistema
•
FIPC: Frequência da Interrupção do Ponto de Controle
•
FT: Função Transmissão
•
GPS: Global Positioning System
•
IHM: Interface Homem-Máquina
•
INMETRO: Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial
xiii
Lista de Abreviaturas e Siglas
•
IO: Instrução de Operação
•
LRC: Lightning Research Center
•
MME: Ministério de Minas e Energia
•
MPO: Manual de Procedimentos da Operação
•
MRA: Mecanismo de Redução de Energia Assegurada
•
MRE: Mecanismo de Realocação de Energia
•
MUST: Montante de Uso do Sistema de Transmissão
•
ONS: Operador Nacional do Sistema Elétrico
•
PAR: Plano de Ampliações e Reforços na Rede Básica
•
PB: Pagamento Base
•
PDC: Phasor Data Concentrator
•
PDO: Programa Diário da Operação
•
PMU: Phasor Measurement Units
•
PROINFA: Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica
•
PSS: Power System Stabilizers
•
PV: Parcela Variável
•
QEE: Qualidade de Energia Elétrica
•
RAP: Receita Anual Permitida
•
RDP: Registrador Digital de Perturbação
•
SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition
•
SCDE: Sistema de Coleta de Dados de Energia
•
SEE: Sistema de Energia Elétrica
•
SEP: Sistema Especial de Proteção
•
SGI: Sistema de Gestão de Intervenções
•
SIN: Sistema Interligado Nacional
•
SMF: Sistema de Medição para Faturamento
•
SMFS: Sistema de Medição Fasorial Sincronizada
•
SPDC: Substation Phasor Data Concentrator
•
TL: Termo de Liberação para Operação Integrada
•
TLP: Termo de Liberação Provisória para Operação Integrada
•
TSA: Tarifa de Serviços Ancilares
•
UG: Unidade Geradora
•
UHE: Usina Hidrelétrica
•
UTE: Usina Termelétrica
•
UTR: Unidade Terminal Remota
•
WAMS: Wide Area Measuring Systems
1
Capítulo 1 - Introdução
1
INTRODUÇÃO
1.1 Contextualização
O mundo cada dia se torna mais dependente da energia elétrica para
prover desenvolvimento ao ser humano. Diante das perspectivas de escassez
de recursos energéticos não renováveis como o petróleo em médio prazo,
investem-se recursos financeiros em pesquisas para o desenvolvimento de
tecnologias para viabilizar a utilização de recursos renováveis e melhoria da
eficiência energética das fontes atualmente disponíveis.
Os sistemas elétricos, cada vez mais sobrecarregados, enfrentam os
desafios de se manterem confiáveis, ecologicamente corretos e seguros
operativamente. Existe um paradoxo entre o prover com tais qualidades e se
garantir a sustentabilidade do crescimento com diminuição de tarifas de custos
operacionais. Nos últimos tempos, principalmente na última década, visualizase um aumento da complexidade da operação dos sistemas elétricos de
potência denotada pela adequação de novas propostas de modelos
energéticos. O negócio Energia tornou-se opção rentável para investidores e
mesmo empresários de outros ramos de atividades, como a fabricação de
alumínio, por exemplo. Empresas que construíam usinas para gerar para o
próprio consumo já estão se conectando nos sistemas interligados para a
venda de energia e aumento da receita. O faturamento pode ser maior do que
a própria atividade fim dessas empresas [Freitas-07].
No Sistema Interligado Nacional (SIN), consumidores cativos se tornam
livres da noite para o dia, a geração independente abre espaço no mundo da
oferta e da procura. Consolidam-se ações e legislação vasta na utilização e
fornecimento de energia elétrica. Após a definição do novo modelo brasileiro do
2
Capítulo 1 - Introdução
setor elétrico, as possibilidades de investimento aumentaram, porém o
consumo estabelecido, com uma moeda mais forte, avança comprometendo as
margens de estabilidade do sistema. Há um verdadeiro “salto quântico” da
diversificação da matriz energética nacional, com o aumento da geração
distribuída e a inserção de usinas térmicas e eólicas, dentre outras, como
alternativas de fontes renováveis de energia para o SIN. Aumenta a
complexidade e a responsabilidade nas atividades de planejamento, operação
e manutenção de tal sistema. Nas concessionárias de energia elétrica
brasileiras, a pressão por se utilizar o máximo dos ativos disponíveis contrastase com a imperiosidade da manutenção preventiva. A cobrança da Parcela
Variável (PV) ao detentor dos ativos na transmissão, pela disponibilidade de tal
recurso para o sistema, está causando uma verdadeira revolução nos
processos anteriormente utilizados. Recursos de manutenção em linha viva
estão se tornando imprescindíveis. É a ininterruptibilidade do sistema falando
mais alto. As receitas para cada ativo estão sendo criteriosamente analisadas.
A
programação
de
intervenções
no
sistema
também
aumenta
sua
complexidade, gerando estudos cada vez mais apurados e de rígido controle.
Nesse cenário os desafios não param. A sobrecarga de linhas de
transmissão e transformadores se torna cada vez maior. A necessidade de
investimento em equipamentos e tecnologia se torna imperiosa e constante. Os
meios de controle dos Sistemas de Energia Elétrica (SEE) no mundo passam
por grandes testes atualmente. Como manter a eficiência e a confiabilidade
diante das perspectivas de maior vulnerabilidade desses sistemas é a grande
pergunta que se faz. Aspectos de proteção do sistema e operação estão cada
dia mais relacionados.
Desde 1994, o mundo assiste a um aumento considerável no número de
blecautes de grandes proporções. Suécia, Dinamarca e Itália em 2003, por
exemplo, ficaram sem energia elétrica por horas. Estados Unidos e Canadá, no
mesmo ano, precisaram de dois dias para restabelecer completamente o
sistema que atende 50 milhões de pessoas. No ano seguinte, a Grécia ficou
sem luz e, no 1º de janeiro de 2005, Rio de Janeiro e Espírito Santo sofreram
3
Capítulo 1 - Introdução
com blecaute. Esses eventos atingiram cerca de 150 milhões de pessoas e
causaram prejuízos de US$ 10 bilhões [Novosel-06].
Considerando esta crescente complexidade e também o contexto atual
dos sistemas elétricos, em especial o brasileiro (risco de blecautes e cortes de
carga, racionamento de energia, impacto das tarifas em indicadores
socioeconômicos), fica evidente que as técnicas atuais de monitoração,
controle e proteção não são mais suficientes para fornecer o suporte adequado
aos operadores. Torna-se um grande desafio a resposta de forma eficiente, em
tempo real, às consequências de eventos não planejados, como desligamentos
não programados, contingências e outros distúrbios em geral. As técnicas
baseadas no planejamento de longo, médio e curto prazo, supondo condições
pré-determinadas para o sistema e no uso das medidas oriundas dos sistemas
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) atuais já não se mostram
confiáveis suficientemente perante a dinâmica do sistema [Araujo-07]. Essas
questões induzem a busca por novas tecnologias, que proporcionem uma
operação mais segura, automatizada e eficiente dos sistemas, e é neste
contexto que se insere a medição fasorial.
Os primeiros Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada (SMFS) foram
desenvolvidos em meados da década de 1980 como resultado de pesquisas
realizadas na Virginia Tech University. Desde então, esta tecnologia tem
oferecido novas e amplas oportunidades para a aplicação de técnicas
poderosas para melhor monitoramento, controle e proteção de sistemas
elétricos de potência. Conjuntos de Medição Sistêmica (Wide Area Measuring
Systems – WAMS) baseados em Unidades de Medição Fasorial (Phasor
Measurement Units – PMU) estão sendo crescentemente utilizados em muitos
projetos inovadores por todo o mundo.
A tecnologia de medição fasorial, ou melhor, de forma mais específica, a
tecnologia de medição sincronizada de alta precisão é uma mudança de
paradigma tecnológico para a próxima geração. Atualmente, a tecnologia
Global Positioning System (GPS) permite a sincronização de medições
4
Capítulo 1 - Introdução
tomadas em uma extensa região geográfica com uma precisão de 1µs. Isto
permite medir o próprio estado de um sistema elétrico (módulo e ângulo das
tensões dos barramentos), correntes de linha (módulo e ângulo), assim como
frequências, potência ativa e reativa, harmônicos, e diversas outras grandezas
de interesse, sincronizadas no tempo [Araujo-07].
Atento a estas oportunidades, o Operador Nacional do Sistema (ONS) tem
trabalhado pela implantação de um sistema de medição fasorial aplicável a
todo o Sistema Interligado Nacional (SIN). Para isto, contratou uma consultoria
especializada para estruturar a implementação de funções de monitoramento
baseadas em medições fasoriais. Além disto, este órgão teve aprovada uma
iniciativa voltada para Aplicações de Tempo Real da Medição Fasorial, sob o
Projeto de Assistência Técnica ao Setor de Energia (Energy Sector Technical
Assistance Project – ESTAL). Este projeto é suportado por um empréstimo do
Banco Mundial ao Governo Brasileiro e o ONS tem a responsabilidade de
lançar uma concorrência internacional para contratar os serviços relacionados.
1.2 Objetivos, Relevância e Motivação
O objetivo básico deste trabalho é a proposta de metodologias que
possam orientar os agentes de transmissão e geração do SIN de forma a
possibilitar uma adequada localização de PMU em estações de sua
responsabilidade, visando atendimento aos seus primordiais interesses.
Como objetivo específico, determinam-se recomendações e critérios
simplificados para a verificação do posicionamento estratégico de PMU que
atendam às necessidades dos agentes em suas questões mais relevantes.
Desta forma, espera-se um melhor restabelecimento de ativos diante de
perturbações no sistema elétrico com minimização de impactos aos clientes,
referentes à interrupção de cargas e qualidade de energia, e descontos de
Parcela Variável para o agente. Utiliza-se como suporte ao desenvolvimento do
5
Capítulo 1 - Introdução
trabalho, o sistema elétrico de abrangência da CEMIG através de avaliações
provenientes de seu Centro de Operação do Sistema (COS).
No novo modelo do sistema elétrico nacional os agentes estão
modificando o foco de suas atuações. Em tempo passado a operação do
sistema era o objetivo de maior relevância. No contexto atual, a operação
sistêmica foi gradualmente transferida para o ONS. Os agentes se voltaram
para novo foco: a operação de instalações. Desta forma, novas metodologias
foram evidenciadas e ações foram implementadas no sentido de se garantir a
plena
continuidade
de
suprimento
às
cargas
através
da
máxima
disponibilização dos ativos contratados. O planejamento e execução de
manutenções no sistema elétrico constituem-se em um foco estratégico para os
agentes de maneira a possibilitar a maior rentabilidade diante da máxima
disponibilização de ativos para o sistema interligado.
Verificou-se que nos períodos de pesquisa para a preparação da
elaboração desta dissertação, muitas foram as descobertas de particularidades
sobre as interfaces sistêmicas dos processos que compõem o SIN. Neste
sentido, tornou-se muito mais ampla e difícil a condução dos objetivos
propostos inicialmente. Uma gama enorme de possibilidades referentes ao
preparo de alternativas para a criação de recomendações e critérios para a
localização de PMU na visão dos agentes foi encontrada.
Pode-se dizer que a relevância deste trabalho refere-se à utilização das
Macrofunções Finalísticas como base para a análise dos impactos da
implementação de PMU no SIN, metodologia ainda inédita na literatura para
esta abordagem. Além disto, refere-se também na criação de condições de
contorno, bem como na utilização de Critérios Cruzados para a verificação de
atendimento às condições de observabilidade de ativos por PMU, metodologia
também inédita na literatura especializada.
A motivação para o estudo, pesquisa e elaboração da dissertação vem da
percepção de que ainda não estão claras para os agentes as possibilidades de
utilização de Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada (SMFS) de forma
6
Capítulo 1 - Introdução
ampla e aplicada. Entende-se que as perspectivas ainda estão em aberto, não
só como suporte tecnológico com vistas à proteção, supervisão e controle, mas
também garantindo confiabilidade e maior robustez ao sistema interligado.
Neste foco, estruturar metodologias que possam permitir que as novas
atribuições dos agentes sejam coerentes com os interesses de cada
componente do SIN torna-se um grande desafio. Percebe-se também que a
convergência de critérios técnicos para localização de PMU no SIN juntamente
com a subjetividade implícita das necessidades econômicas, financeiras e de
processos de teleassistência às estações dos agentes foi um grande motivador
para estabelecerem-se olhares diferenciados para situações já conhecidas.
Diante desse novo desafio, juntamente com a constante evolução
tecnológica, a decisão de aquisição de PMU para melhorias operativas nos
sistemas elétricos configura uma nova realidade. A visão do sistema elétrico
com todas as suas variáveis intrínsecas sob supervisão e controle apurado se
alia às necessidades de se terem os equipamentos disponíveis no mais amplo
período para a operação interligada.
As pesquisas empreendidas para a elaboração desta dissertação
complementam as revisões bibliográficas realizadas na elaboração de
dissertações do LRC/UFMG, a fim de atualizar seu banco de referências sobre
PMU e SMFS. Complementam-se as referidas pesquisas os estudos realizados
na CEMIG, especialmente no ambiente de seu centro de operações de geração
e transmissão, pois se trata do local de trabalho do autor, representando maior
facilidade de obtenção de informações e adequação de objetivos práticos para
implementação do conhecimento adquirido. Desta forma procurou-se não
particularizar ações exclusivas da CEMIG para que se estabelecessem
possibilidades amplas de aplicações para outros agentes.
7
Capítulo 1 - Introdução
1.3 Estrutura da Dissertação
Para a elaboração de um texto abrangente que permitisse uma
visualização do tema de forma ampla, optou-se por se estabelecer inicialmente
uma explanação sobre alguns conceitos importantes de natureza fasorial.
Esses conceitos são fundamentais para que haja uma percepção intuitiva,
pode-se
assim
dizer,
das
características
que
são
vinculadas
ao
desenvolvimento da tecnologia de SMFS.
Na sequência, uma estruturação de um sistema genérico de medição
sincronizada de fasores possibilita o entendimento dos equipamentos que
constituem tal sistema, bem como suas funções e características básicas.
A partir desse encaminhamento, contemplam-se no texto as principais
utilizações vislumbradas para SMFS, abrangendo os aspectos importantes que
se traduzem em modificação do modus operandi atual das diversas atividades
que envolvem a operacionalidade do SEE. Uma visão da aplicação atual da
nova tecnologia é evidenciada de forma a se estabelecer um paralelo com o
capítulo 3 relacionado em sequência sobre as perspectivas de implementação
a nível nacional e as ações do ONS com este objetivo.
Para a adequação da estrutura do texto foram elaborados seis capítulos
com uma sequência informativa que possibilita um gradativo avanço na
contextualização do tema, proporcionando as bases para a estrutura dos
objetivos propostos. A captação de bibliografia coerente com o objetivo da
pesquisa, construindo-se passo a passo uma ideia de continuidade ao longo da
dissertação foi primordial para o alcance dos objetivos de informação e
formação de conceitos importantes para o estabelecimento de critérios em
relação à disponibilização de PMU no território nacional. Além disso,
proporciona-se ao leitor condições de constituir espírito crítico sobre o tema,
dando-lhe condições de personalizar critérios para atendimento específico às
suas demandas próprias.
8
Capítulo 1 - Introdução
Nesse âmbito, apresenta-se a seguir, um breve discorrer sobre a
itemização proposta dos seis capítulos, incluindo-se a presente Introdução.
No Capítulo 2 é realizada uma recapitulação de alguns conceitos de análise
fasorial em SEE, propondo-se uma visão evolutiva ao assunto, a partir da origem
dos fasores e da significância de fasores sincronizados. Além disso, são
apresentadas neste capítulo as informações conceituais referentes a um SMFS,
sua caracterização, bem como componentes e suas respectivas funções. Em
seguida apresentam-se as possíveis aplicações de sincrofasores em SEE,
reunindo-se a possibilidade futura de sua real utilização.
No Capítulo 3 são apresentadas as aplicabilidades previstas para o SMFS do
SIN. Não constitui objeto desse trabalho um aprofundamento na arquitetura já
determinada para o SMFS estruturado para o SIN, pois já existe bibliografia
focada nesse assunto. Desta maneira verificam-se as perspectivas de uso da
tecnologia fasorial por parte do ONS de forma a melhorar as ferramentas de
utilização para o tempo real, bem como as possibilidades de modificações através
das mudanças esperadas com a implementação do SMFS nacional.
Nesse capítulo, identificam-se as ações em andamento do ONS que visam
implementar funcionalidades de SMFS em breve prazo no sistema, ajustando-se
às novas realidades e requisitos do setor energético nacional. São evidenciadas
as oportunidades de desenvolvimento e utilização de aplicações de SMFS em
tempo real no SIN [Andrade-09], agregando-se valores onde anteriormente já se
constatavam impedimentos, em breve prazo, na condução de tais atividades. Na
sistemática estabelecida para o capítulo procurou-se apurar de forma convergente
o que essa “ferramenta tecnológica” pode vir a ser útil na condução de
perspectivas aplicáveis ao desenvolvimento do controle e operação do SIN. São
aspectos inovadores que ainda carecem de estudo de aplicabilidade no cenário
nacional, pela sua insipiência e caráter inovador, como também pela avaliação do
atual parque tecnológico e das modificações em sua estrutura para que suporte tal
advento. No âmbito internacional ainda é incipiente a aplicação prática da nova
tecnologia que possa servir de balizamento para ações no atual projeto nacional,
até mesmo por causa das peculiaridades do sistema elétrico do Brasil. No
entanto, pode-se notar que a contratação de consultoria internacional de apoio ao
programa brasileiro de utilização da tecnologia SMFS constitui-se em decisão
9
Capítulo 1 - Introdução
baseada na vasta experiência da mesma em implantação de tais sistemas em
diversos países. Não constitui objeto deste trabalho um aprofundamento na
arquitetura já determinada para o SMFS estruturado para o SIN, pois existe
bibliografia focada neste assunto.
No Capítulo 4 são realizadas análises dos impactos da introdução de PMU no
SIN,
utilizando-se
para
isto,
metodologia
inovadora
de
utilização
dos
Procedimentos de Rede, em especial, as Macrofunções Finalísticas. Neste
sentido, são realizadas análises das doze macrofunções contempladas nos
procedimentos atuais, inferindo-se contrastes nas subjetividades referentes ao
SMFS a ser parcialmente e integralmente instalado pelo ONS. Analisam-se os
processos que compõem as macrofunções em tentativas de se perceberem
mudanças que sejam significativas na cadeia de insumos e produtos. Torna-se de
grande importância a observação crítica dos processos em relação aos impactos
da implementação de SMFS no âmbito do ONS, pois em maior escala se
visualizam os entrelaçamentos de ações que podem ser agrupadas e
contextualizadas com propostas de aumento de ganhos operativos e nas
tratativas rotineiras de apurações e métodos.
No Capítulo 5 são apresentadas as metodologias utilizadas pelo ONS e seus
contratados de forma a simular, calcular e testar as configurações de PMU no
SIN. Neste contexto, conceitos importantes de observabilidade, profundidade e
nível de não-observabilidade são apresentados de forma a possibilitar um
entendimento das filosofias empregadas para a implantação de PMU em uma fase
ou em duas fases. Mostra-se também a questão das barras de injeção zero e a
contextualização dos impedimentos de uma implantação com o número total
estipulado para o SMFS de uma só vez. Os rigores dos atributos técnicos que são
levados em consideração para a determinação da localização de PMU devem ser
observados pelos agentes. No entanto, devem condicionar suas necessidades e
interesses de forma a abranger outras tratativas que lhe permitam avaliar
alternativas que lhe atendam mais especificamente. Com essa proposta, foram
realizadas convergências de conceitos que podem ser utilizados para abranger as
lacunas ainda não preenchidas para a determinação ótima de PMU sob o ponto
de vista dos agentes de transmissão e geração. Cria-se desta forma uma
metodologia peculiar de estudo e análise para se verificarem níveis de
observabilidade e profundidade relativos a demandas importantes dos agentes.
10
Capítulo 1 - Introdução
Apresenta-se também uma sequência de verificações importantes que podem ser
seguidas para a particularidade de cada agente no sentido de abranger o que se
pode considerar seu foco maior de interesse, ou seja, a disponibilização de seus
ativos. Como menção importante a ser realizada, constata-se que não existe uma
metodologia com esse foco para permitir uma abordagem de pesquisa por parte
dos agentes em relação a localização de PMU no SMFS brasileiro.
No Capítulo 6 foram realizadas as considerações finais sobre o tema,
evidenciando-se as conclusões do trabalho de forma não hermética e, sim,
vislumbrando-se a aplicabilidade da metodologia evidenciada para tratativas sobre
a localização de PMU no SIN. Além disto, a metodologia utilizada para a análise
dos impactos desta tecnologia nas Macrofunções Finalísticas pode também ser
utilizada para outros fins. É importante ressaltar que, como são aspectos
inovadores a serem utilizados como ferramentas de análise, com poucas
adaptações podem-se registrar ganhos consideráveis. Além disso, o próprio
caminho
percorrido
assinala
um
diferencial
que
pode
permitir
outras
contextualizações e abordagens. As aplicações podem, por exemplo, contemplar
dinâmicas
de
processos,
interferências
em
sistemas
correlacionados
e
aparentemente não correlacionados, e ainda, impactos de outras tecnologias e
ferramentas. O diferencial desta metodologia no caso proposto foi de se utilizarem
aspectos subjetivos em detrimento às necessidades objetivas de avaliação de
impactos da tecnologia fasorial. Desta forma, propostas de continuidade são
amplas, pois as metodologias empregadas garantem formalização aos princípios,
através dos conceitos estruturados do ONS, além de ser possível, a efetivação de
adequações a casos especiais, bastando-se ajustar as condições de contorno
requeridas. Assim sendo, tornam-se promissoras as medidas de tendências e
projeções futuras pela utilização dos conceitos empregados.
Ao final são apresentadas as Referências Bibliográficas consultadas e um
Glossário, evidenciando termos utilizados no texto e nos estudos para a sua
elaboração.
11
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
2
FASORES E SISTEMAS DE MEDIÇÃO FASORIAL
SINCRONIZADA
2.1 Introdução
Este
capítulo
tem
como
objetivo
apresentar
conceitos
didáticos
provenientes da literatura em relação a fasores sincronizados e principais
componentes de um SMFS. Desta forma, propõem-se aglutinar em um só
capítulo esses conceitos, ditos estruturais, para nivelamento de conhecimentos
necessários para o pleno entendimento dos próximos capítulos. Nesta proposta
apresenta-se apenas o necessário para este propósito entendendo-se que
parte deste conteúdo foi amplamente apresentada por outros trabalhos
desenvolvidos pelo LRC/ UFMG como, por exemplo, [Andrade-08].
2.2 Aspecto Fasorial – Origem e Definição de Fasores
Considerando-se sua essência original, os fasores foram introduzidos com
o propósito de transformar as equações diferenciais de circuitos elétricos
senoidais em equações algébricas comuns. Como exemplo, realiza-se uma
análise do circuito da Figura 2.1 [Benmouyal-02].
12
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
Figura 2.1 - Circuito elétrico RL nos domínios do tempo e da frequência [Benmouyal-02]
A solução para a corrente do circuito é dada através da equação
diferencial (2.1.1):
Considerando-se o circuito linear, tem-se para a corrente, a equação
(2.1.2):
Representando-se os fasores de tensão e corrente como números
complexos na forma exponencial tem-se de acordo com a equação (2.1.3):
A equação (2.1.1) pode ser reescrita em sua forma algébrica, conforme
(2.1.4):
Para a corrente tem-se a seguinte solução conforme (2.1.5):
13
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
De acordo com este exemplo, pode-se concluir conforme [Benmouyal-02]:
a) Verifica-se que um fasor é um número complexo associado a uma onda
senoidal, onde a magnitude do fasor é a mesma que a magnitude da referida
onda. Observa-se que o ângulo de fase do fasor é a fase da onda para o tempo
t = 0.
b) Normalmente associam-se os fasores a uma única frequência.
c) Os parâmetros do sistema têm de ser constantes para que seja
possível remover a dimensão de tempo da solução quando da aplicação da
transformação fasorial.
d) A partir do momento em que a dimensão de tempo foi removida das
equações finais baseadas em fasores, não é necessário definir uma escala de
tempo ou uma referência de tempo nos estudos teóricos do estado de regime
permanente.
e) A aplicação de fasores em SEE ocorre em todas as situações onde os
parâmetros são constantes e existe uma frequência única. Como exemplos,
podem-se citar os programas de fluxo de potência e de curto-circuito.
As equações diferenciais do sistema para análise de transitórios são
normalmente resolvidas no domínio do tempo. Na teoria, nos SEE reais,
somente se pode aplicar os fasores para as condições de regime permanente.
No entanto, pode-se aplicar o conceito fasorial para as condições transitórias e
obterem-se resultados satisfatórios.
2.3 O Conceito de Fasores Sincronizados
O conceito de fasores e fasores sincronizados é verificado na norma IEEE
1344-1995. Para o termo fasores é definida a referência de tempo absoluto.
Neste caso, a precisão de tempo desses pontos é conhecida como estando
dentro da faixa de um microssegundo se houver receptores do relógio do
14
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
satélite disponíveis. No entanto, a norma não define a fase para grandezas fora
de frequência (off-frequency), tal como num sistema operando a 59,8 Hz, por
exemplo.
Na Norma IEEE 1344-1995 a definição de um fasor sincronizado ou em
tempo real corresponde à definição convencional descrita anteriormente, pelo
menos para a frequência nominal. Quando se verificam valores diferentes da
frequência nominal, a norma permite que os fabricantes de equipamentos criem
suas próprias definições. Essa norma não possui requisitos relativos à precisão
da medição da magnitude dos fasores para valores diferentes dos relativos à
frequência nominal do sistema (50 Hz ou 60 Hz).
As formas de onda em tempo real necessitam de definição de uma
referência de tempo para medir os ângulos de fase de forma sincronizada. O
início do segundo como a referência de tempo para estabelecer o valor do
ângulo de fase do fasor é definido pela Norma IEEE 1344-1995. A convenção
para medição fasorial sincronizada está mostrada na Figura 2.2 [Benmouyal02] a seguir.
Figura 2.2 - Convenções para medição fasorial sincronizada em relação ao tempo
[Benmouyal-02]
Caso se esteja usando a referência do início do segundo para a fase, a
medição do ângulo de fase instantânea permanece constante para frequência
nominal. A fase instantânea varia com o tempo se o sinal estiver fora da
frequência nominal (off-nominal frequency). Verifica-se que a escolha dessa
15
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
referência tem influência sobre a medição do ângulo de fase do fasor para
frequência off-nominal.
Define-se na Norma IEEE 1344-1995 a forma de onda para o estado de
regime onde a magnitude, a frequência e o ângulo de fase da forma de onda
não variam. Não há inclusão de requisitos relativos ao desempenho da
medição dos fasores para uma forma de onda no estado transitório nessa
norma.
2.4 Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
Este item objetiva apresentar de forma concisa os conceitos que envolvem
a utilização de SMFS, abordando o conhecimento de seus principais
componentes e da função de cada um deles. Além disso, vislumbra as
possibilidades da aplicação da tecnologia de SMFS em SEE através da
utilização de PMU e diretamente por relés que possuem a função de medição
de sincrofasores.
O conceito de Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada, do inglês
Synchronized Phasor Measurement Systems, refere-se à aquisição de fasores
de tensão e corrente sincronizados por um sinal de GPS, em pontos
selecionados de um SEE, permitindo sua utilização em amplo espectro de
aplicações como monitoração, controle e proteção de sistemas elétricos.
2.4.1
Componentes de um SMFS
Os SMFS são constituídos essencialmente por unidades de medição
fasorial denominadas PMU, conectadas a um concentrador de dados chamado
de Phasor Data Concentrator (PDC) e interligados por modernos sistemas de
transmissão de dados. Além disso, utiliza-se de metodologias de aplicação
envolvendo aspectos de monitoração e controle em tempo real.
16
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
Nestes sistemas, as PMU adquirem e enviam fasores de tensão e
corrente ao PDC, que os organiza de acordo com sua cronologia (etiquetas de
tempo), disponibilizando-os para as aplicações. As aquisições são realizadas
de forma sincronizada a partir do sistema GPS, originando-se assim
sincrofasores. Consegue-se, desta maneira, observar o comportamento do
SEE dinamicamente em tempo real, permitindo que sejam realizadas ações de
controle com base em seu estado atual.
A Figura 2.3, de acordo com [Moraes-07], ilustra a estrutura básica de um
SMFS, permitindo-se visualizar os seus componentes de acordo com sua
localização nos pontos de um SEE.
Figura 2.3 – Estrutura básica de um SMFS [Moraes-07]
Nessa estrutura, alguns componentes merecem destaque: PMU, PDC e
os elementos que compõem a transmissão de dados.
As unidades PMU foram concebidas inicialmente no Virgina Polytechnic
Institute, em 1991. Elas medem grandezas fasoriais a partir de amostras
sincronizadas por sinal de GPS. Realizam cálculos de fasores executados por
meio da DFT-Transformada Discreta de Fourier. As grandezas fasoriais
medidas são enviadas continuamente para um concentrador de dados a uma
taxa de 60Hz. Elas também disponibilizam os dados coletados por meio de
canais de comunicação (serial e/ou ethernet). Para o caso de perda temporária
17
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
do link de comunicação entre a PMU e o concentrador de dados, armazenam
em buffer circular local os registros fasoriais.
A Figura 2.4, conforme [Moraes-07], mostra a estrutura básica de uma
PMU, mostrando a sequência do processamento das informações para a
obtenção dos fasores sincronizados.
Figura 2.4 – Estrutura básica de uma PMU [Moraes-07]
Os
PDC
continuamente
recebem
pelas
os
fasores
diversas
PMU
de
do
forma
assíncrona,
sistema,
enviados
organizando-os
e
correlacionando-os no tempo por meio das suas etiquetas de tempo.
Armazenam esses fasores recebidos (e eventuais triggers gerados) em um
banco de dados circular (em disco). A partir disto, identificam solicitações das
aplicações, disponibilizando os fasores solicitados. Dão suporte a registros de
curta duração, mediante solicitações externas (aplicações interessadas), pois
podem solicitar, receber e repassar esses registros armazenados nas PMU.
A Figura 2.5, conforme [Fabiano-04], evidencia o fluxo de dados através
dos componentes do SMFS, identificando-se os esquemas de comunicação
utilizados e o processo de controle que possibilita ações de ajustes no SEE.
18
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
Figura 2.5 – PDC no contexto do fluxo de dados de um SMFS [Fabiano-04]
2.4.2
Possibilidades de Aplicação da Tecnologia SMFS em SEE
Estas aplicações com base em sincrofasores provenientes de PMU
podem ser divididas em dois grupos principais:
•
Aplicações off-line
•
Aplicações on-line / de tempo real
Mesmo que os objetivos das aplicações e os requisitos do sistema
possam ser diferentes para aplicações off-line e on-line, os módulos básicos de
software geralmente são os mesmos. No caso, por exemplo, da monitoração
de diferenças de ângulo fasorial, pode ser usada tanto para análises de
perturbações pós-evento (off-line) quanto para avaliação do nível de estresse
do sistema (on-line) [Araujo-07]. O grupo de aplicações on-line de tempo real
pode ser dividido em três subgrupos:
•
Aplicações de monitoramento
•
Aplicações de controle para grandes áreas
19
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
•
Aplicações de proteção para grandes áreas
Na Figura 2.6, conforme [Araujo-07], pode-se verificar a estrutura para os
referidos aspectos relacionados.
Figura 2.6 – Aplicações baseadas nas categorias das PMU [Araujo -07]
Verifica-se que existem muitas opções de utilização dos recursos das
medições sincronizadas de fasores para uma concessionária de energia
elétrica. Sejam nos trabalhos relativos à operação de SEE nos COS,
gerenciamento de ativos (apuração de indisponibilidades de equipamentos
para o sistema), análise de perturbações (Pós-Operação), estudos elétricos e
dinâmicos (Planejamento) e testes ou comissionamentos de sistemas de
proteção.
Tais recursos podem ser utilizados para se obterem diversos benefícios
que são desconhecidos pela maioria dos usuários. A prerrogativa de se ter os
valores de tensão e corrente, precisamente alinhados, através dos relógios
GPS (precisão de microssegundos), tornam as possibilidades de utilização
cada vez mais amplas. Deve-se lembrar de que um microssegundo
corresponde a apenas 0,02 graus elétricos a 60Hz e erros de fases são na
maioria das vezes oriundos de TCs e TPs [Schweitzer-07].
2.5 Considerações Finais
Nesse capítulo realizou-se uma abordagem dos conceitos que envolvem a
caracterização de fasores e fasores sincronizados, de maneira a proporcionar
20
Capítulo 2 - Fasores e Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada
uma
visão
das
possibilidades
de
aplicações
em
SEE
através
da
disponibilização de seus valores.
Verificou-se também que para se acelerar a solução das equações de
circuitos elétricos que representam um SEE, os fasores foram introduzidos de
forma a possibilitar transformar as equações diferenciais em equações
algébricas.
Foi apresentada também a composição de um SMFS. Observou-se que
são
constituídos
essencialmente
por
unidades
de
medição
fasorial
denominadas PMU, conectadas a um concentrador de dados chamado de PDC
e interligadas por modernos sistemas de transmissão de dados.
21
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
3
APLICAÇÕES
BRASILEIRO
PREVISTAS
PARA
O
SMFS
3.1 Introdução
Este capítulo tem por objetivo apresentar as perspectivas de utilização de
SMFS no SIN. Uma referência interessante que trata destas possibilidades é
[Andrade-09]. Apresentam-se também as iniciativas do ONS, através de seus
principais projetos, com enfoque na aplicação de medição fasorial para tomada
de decisão em tempo real. Verificam-se as fases dos projetos do ONS incluindo
a localização de PMU. São apresentadas as informações das iniciativas mais
recentes do ONS em relação ao SMFS nacional. Apresenta-se também o
Projeto MedFasee, iniciativa da Universidade Federal de Santa Catarina.
3.2 Iniciativas do Operador Nacional do Sistema - ONS
O ONS, com o objetivo de aumentar a confiabilidade do SIN utilizando
tecnologia de medição sistêmica para monitoramento e controle e atender às
recomendações dos relatórios de análise dos blecautes de 1999 e 2002, iniciou
em 2005 um projeto para instalar um sistema para registro do desempenho
dinâmico do SIN durante perturbações sistêmicas através do uso da tecnologia
de medição fasorial.
O objetivo maior é de se implantar uma infraestrutura de medição
sincronizada de fasores robusta, com disponibilidade adequada e segura e com
ferramentas para atendimento aos seguintes requisitos:
- Registro e análise do desempenho dinâmico do SIN – criação do Projeto 6.2
22
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
- Melhoria da estimação de estado e visualização em tempo real – criação do
Projeto 11.11
3.2.1
Projeto 6.2 – Implantação do Sistema de Oscilografia de Longa
Duração
No Plano de Ação do ONS, o Projeto 6.2 – “Implantação do Sistema de
Oscilografia de Longa Duração”, tem como objetivos a implantação de um
SMFS e o desenvolvimento de aplicativos off-line. No final de 2005 foi firmado
um contrato com a empresa de consultoria internacional para a realização dos
seguintes trabalhos de acordo com [Moraes-06]:
- Definição da arquitetura do Sistema de Medição Fasorial
- Especificação técnica do PDC do ONS
- Documentação para consulta e aquisição do PDC
- Especificação técnica das PMU
- Especificação técnica dos canais de telecomunicação PMU- PDC
- Desenvolvimento de metodologia para ensaios funcionais para homologação das
PMU
O trabalho de consultoria foi finalizado, onde foram colhidas diversas
contribuições de agentes e fabricantes.
3.2.2
Projeto 11.11 – Aplicação da Tecnologia de Medição Fasorial a
Sistemas de Apoio à Tomada de Decisão em Tempo Real
No ano de 2006 foi criado um segundo projeto no Plano de Ação do ONS
[Moraes-06]. Conhecido como Projeto 11.11 – Aplicação da tecnologia de
Medição Fasorial a sistemas de apoio à tomada de decisão em Tempo Real,
23
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
tem como objetivo o uso dessa tecnologia para a melhoria dos sistemas de
supervisão e controle com a melhoria dos estimadores de estado e
desenvolvimento de novas ferramentas para visualização de grandezas em
tempo real. Essas ações visam aumentar o nível sistêmico da segurança
operacional, seja através da mitigação de grandes perturbações ou através do
alívio de uma variada gama de restrições operacionais. Em prosseguimento a
esse projeto foi assinado o Projeto ESTAL como se pode verificar no item que
se segue.
3.2.3
Utilização de Fasores para Aplicações em Tempo Real no SIN
(MME/ONS – Brasil)
No final de 2006 foi firmado um novo contrato com a mesma empresa de
consultoria, no âmbito do projeto ESTAL - Energy Sector Technical Assistance
Loan do Ministério das Minas e Energia [Araujo-07].
O Projeto ESTAL/ ONS está dividido em oito fases, abaixo indicadas
conforme [Araujo-07], com as principais tarefas associadas a cada uma delas.
Fase 1: Avaliar os impactos econômicos do uso da tecnologia de PMU.
Fase 2: Avaliar os documentos e especificações do Projeto do SMFS para registro de
oscilografia de longa duração, em função dos requisitos e do escopo do atual projeto.
Fase 3: Identificar e avaliar as PMU já instaladas no SIN.
Fase 4: Efetuar simulações de localização das PMU e estudos para determinar o
número mínimo de PMU e sua distribuição no sistema e localizações dos
Concentradores de dados dos agentes que garanta observabilidade e redundância
(até três perdas de unidades de PMU).
Fase 5: Avaliar opções, a partir das considerações de custo mínimo, para
implementação mais adequada do SMFS, e apresentar um plano estratégico de
implementação da tecnologia.
Fase 6: Analisar o sistema EMS/SCADA existente no ONS e seu Estimador de Estado.
Fase 7: Avaliar as aplicações que usam dados de medição fasorial que possam ser
utilizadas pelo ONS para apoiar a tomada de decisão em tempo real.
24
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
Fase 8: Desenvolver/integrar/customizar pelo menos duas aplicações ou produtos de
medição fasorial para operações de tempo real.
Este
projeto
apresenta
uma
variada
gama
de
potenciais
utilizações/aplicações e um enorme potencial de ganhos financeiros e de
segurança operativa. Pelo fato da tecnologia empregada ser nova, algumas
destas utilizações ainda não foram bem avaliadas ou não são conhecidas.
Estas aplicações estão detalhadas a seguir conforme [Moraes-06].
a) Monitoramento do Ângulo de Fase de Tensão (VPAM)
A aplicação denominada VPAM é utilizada na monitoração de tempo real,
onde os fasores de tensão de barramento medidos pelas PMU são utilizados
para monitorar as diferenças de ângulo de fase entre dois ou mais barramentos
selecionados. Mesmo sendo muito básica, ela fornece informações dinâmicas
críticas do sistema que atualmente não são disponibilizadas aos operadores
em tempo real e que podem ser utilizadas em diversas aplicações.
Para auxiliar os operadores do sistema em operações de tempo real, o
monitoramento da diferença de ângulo de tensão de barramento pode ser
usado em uma variedade de modos. De acordo com, eles podem ser utilizados
para avaliação de estresse do sistema, assistência à operação do sistema e
ainda determinação do limite de transferência dinâmico.
A utilização da VPAM para rastrear dinamicamente os limites de
transferência, permite aos operadores do sistema a maximização do uso da
capacidade de transferência de uma linha sob quaisquer condições de sistema,
sem violar os seus limites de estabilidade. Quando da ocorrência de
perturbação sistêmica que desencadeie o desenvolvimento rápido de uma
situação de ilhamento, a informação sobre a diferença de ângulo de fase em
tempo real permite que os operadores tomem as ações corretivas necessárias,
enquanto ainda houver tempo para reagir.
25
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
Após o blecaute do dia 14 de agosto de 2003 nos EUA-Canadá, em
análise detalhada, verificou-se que esse evento resultou de condições que se
iniciaram horas antes do colapso em cascata do sistema, e que foram
progressivamente piorando. A partir da utilização da aplicação VPAM, ações de
proteção contra perda de sincronismo poderiam ser automaticamente tomadas,
evitando eventos desta magnitude. A VPAM foi utilizada no religamento da
região sudeste da Europa ao sistema UCTE em 2004, fornecendo maior
confiança e segurança aos operadores do sistema.
b)
Monitoração de Oscilações do Sistema (SOM)
Após estudos realizados pelo ONS, foi evidenciada a possibilidade da
ocorrência no SIN de oscilações eletromecânicas pouco amortecidas de baixa
frequência e longa duração. Em determinadas situações, estas oscilações
podem se espalhar e levar a grandes perturbações do sistema, com
consequências severas. Através de um sistema baseado em PMU, torna-se
possível monitorar estas oscilações em tempo real, pois possui a habilidade de
rastrear o comportamento dos fasores de corrente de linha e de tensão de
barramento de sequência positiva uma vez por ciclo.
A aplicação SOM permite calcular a potência ativa em uma linha ou
corredor de transmissão uma vez para cada amostra de fasores e a exibe na
forma de uma curva potência-tempo para um período de tempo prédeterminado. Ela pode também calcular e identificar a frequência característica
e o fator de amortecimento das oscilações de potência. De posse destas
informações é possível implementar medidas contra oscilatórias para minimizar
seus efeitos danosos aos SEE.
No caso do sistema SCADA, devido à baixa granularidade das medições,
a monitoração de oscilação de potência de baixa frequência não é possível.
Assim, a implantação desta aplicação requer o uso de tecnologia de PMU, que
já se encontra em uso para monitoramento de oscilações entre sistemas na
Suíça e na Tailândia.
26
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
c)
Monitoração do Limite de Carregamento de Linha (LLLM)
Sabe-se que a capacidade de carregamento de linhas de transmissão
aéreas varia de acordo com as condições climáticas (vento e temperatura
ambiente). No entanto, faltava uma tecnologia de aspecto prático abrangente e
com boa relação custo-benefício para permitir a avaliação dinâmica do valor
limite de carregamento das linhas de transmissão.
Através de um SMFS esta avaliação é possível. A aplicação LLLM utiliza
medições fasoriais sincronizadas (tensão e corrente) em ambos os lados de
determinada linha para determinar a impedância verdadeira dos seus
condutores. Assim, estima-se a temperatura média do condutor da linha, a
partir da resistência da mesma. A resistência da linha pode mudar devido a
condições de ambiente e de carregamento. Conhecendo as características do
condutor e dos dados acima, uma estimativa da temperatura média do
condutor pode ser realizada.
Para o SIN a determinação do limite de carregamento dinâmico de linha
baseada em LLLM pode resultar em benefícios, permitindo que estas linhas
transfiram potência adicional sem se violar o verdadeiro limite de carregamento
das mesmas. Para essa aplicação é requerido o cálculo, em tempo real, da
impedância da linha utilizando-se medição fasorial sincronizada, o que não
pode ser realizado ao utilizar-se de medições SCADA.
Outra
possibilidade
da
implementação
desta
aplicação
é
o
desenvolvimento de uma proteção adaptável para a coordenação da proteção
de sobrecarga com os limites determinados pelo LLLM. Desta forma, não
apenas os limites de transferência de energia, mas também os limites de
proteção seriam determinados em tempo real.
Pode-se dizer que a aplicação LLLM é uma solução prática, com boa
relação custo-benefício e de fácil uso para permitir a determinação dos limites
dinâmicos de carregamento de linhas de transmissão.
27
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
d) Monitoração de Harmônicos para Grandes Áreas (WAHM)
Através da aplicação WAHM é possível medir, calcular e estimar o estado
harmônico de uma rede de energia elétrica de grande porte. Utilizam-se
técnicas semelhantes às da medição de estado na frequência fundamental, do
cálculo ou da estimação de estado. Se um estado harmônico de um sistema é
obtido, é possível se determinar as origens e os harmônicos sob diversas
condições operacionais.
Sabe-se que a absorção excessiva de harmônicos por capacitores shunt é
prejudicial aos mesmos, e a técnica de estimação de harmônicos aponta para
áreas específicas de preocupação neste sentido. Ao se localizar as origens dos
harmônicos fica mais fácil detectar defeitos potenciais ocorridos em filtros de
harmônicos ou em outros elementos do sistema. Os harmônicos podem sofrer
amplificação em pontos distantes de sua origem real, dependendo dos
comprimentos das linhas de transmissão e da presença de outros elementos
capacitivos ou indutivos. Desta forma a estimação de estado harmônico
identifica a existência de amplificação de harmônicos na rede e pode permitir o
uso de estratégias corretivas se estas forem julgadas necessárias. Esta
aplicação também não é viável através do sistema SCADA.
e) Avaliação Avançada de Estabilidade de Tensão (EVSA)
Através da monitoração da tensão em um barramento em particular, podese plotar seus valores em função da transferência de potência, o que produz
um diagrama conhecido como curva PV, que é uma forma de análise usada
para um aplicativo conhecido como Análise de Estabilidade de Tensão (VSA).
Se a tensão no barramento selecionado fica inferior a um nível pré-definido
(faixa de tensão), o operador precisa intervir, pois ignorar a baixa tensão e
continuar a aumentar a transferência eventualmente levaria a curva a um ponto
onde o sistema entre em colapso. Verifica-se que o ponto de colapso (o nariz
da curva) é frequentemente chamado de limite de transferência por Colapso de
Tensão.
28
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
Nos sistemas de supervisão e controle atuais, as ferramentas VSA são
executadas sobre a saída do Estimador de Estado. Com isso, qualquer
melhoria que as PMU tragam à determinação do estado do sistema elétrico,
indiretamente ajudará a melhorar o desempenho da ferramenta VSA. Assim, as
PMU são usadas indiretamente (usar os valores medidos para melhorar a
saída do Estimador de Estado) para melhorar a precisão na elaboração da
curva PV através de uma determinação mais precisa do estado do sistema
elétrico. Como os atributos desejáveis de dados das PMU são diluídos pela
coleção de dados baseada em SCADA, os potenciais benefícios não são
alcançados.
Desta maneira, estes benefícios apenas podem ser alcançados com o uso
direto das medições fasoriais na aplicação VSA.
Permite-se com isso, a construção de um diagrama mais preciso que
reflita melhor as condições do sistema elétrico, diante de suas modificações
repentinas.
f) Análise de Contingência On-Line (OLCA)
Verifica-se que a aplicação OLCA inclui tanto a análise on-line de
contingência dinâmica quanto de regime permanente. Além disso, uma
aplicação OLCA ideal também deve ser capaz de identificar rapidamente ações
viáveis de mitigação que transformem um sistema não seguro (devido a uma
contingência) em um sistema seguro.
Em regime permanente a análise de contingência é usada para fornecer
uma rápida avaliação da condição da rede devido a interrupções e faltas. O
interesse está na violação dos limites de carregamento dos equipamentos e
nos perfis de tensão dos barramentos de rede. Verifica-se que esta aplicação
depende não somente da precisão do estado do sistema elétrico atualmente
obtido a partir do estimador de estado, mas também da precisão do modelo
dinâmico do sistema.
29
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
A utilização desta aplicação atualmente não é possível, através dos
estimadores de estado tradicionais, pois os modelos dinâmicos do sistema
disponíveis são baseados em estudos de caso base, o que pode trazer errônea
representação do sistema elétrico.
Em um Sistema de Gerenciamento de Energia (EMS) moderno, a análise
de contingência on-line é um componente importante. Através da melhoria da
precisão dos resultados do OLCA pode-se atingir uma maior transferência de
potência sem exceder os limites de segurança, tanto em regime permanente
quanto sob condições dinâmicas. A redução do tempo necessário para se obter
resultados precisos de OLCA também permitirá aos operadores reagir muito
mais rapidamente a mudanças nas condições do sistema devido a
contingências e ajudará a encurtar períodos “N-1” após ocorrências.
g) Proteções de Sistema para Grandes Áreas (WASP)
A aplicação WASP constitui-se de esquemas/sistemas de proteção
usados para prevenir perturbações de grande porte, como blecautes de
grandes proporções, de se abaterem sobre um sistema de energia.
A utilização de medições em grandes áreas para se melhorar a proteção
do sistema de energia tem sido ativamente discutida em literatura técnica atual.
Verifica-se que as medições fasoriais obtidas de localizações remotas só são
apropriadas para melhorar relés, esquemas e sistemas de proteção que não
operem em velocidade ultrarrápida, como relés de distância zona 1. Assim
sendo, funções de proteção de backup, relés de sincronismo, relés de perda de
campo, relés de desligamento de carga por sub-frequência e por sub-tensão,
Esquemas de Ação Corretiva (RAS) são os potenciais candidatos para se ter o
desempenho melhorado através do uso de medição fasorial sincronizada.
A utilização de medições fasoriais em grandes áreas possui potencial para
melhorar o desempenho dos WASP (como os RAS/SIPS – Sistemas de
Proteção de Integridade que estão em operação hoje). Constata-se que a
aplicação de tais sistemas é especialmente útil numa rede de transmissão
30
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
congestionada, já que as ações corretivas (como desligamento imediato do
gerador, corte de cargas, etc.) tomadas após certas contingências de sistema
permitiriam que limites de transmissão muito mais altos fossem usados (o que
pode trazer grandes retornos financeiros), quando comparada à rede sem tais
sistemas instalados.
h) Controle de Sistema para Grandes Áreas (WASC)
São aplicações que têm como meta alcançar certos objetivos de controle
através de medições em grandes áreas. O Controle Automático de Geração
(CAG) é um exemplo de aplicação WASC.
Verifica-se que estabilizadores de sistemas de potência, terminais de
extra-alta tensão em corrente contínua, dispositivos eletrônicos de potência
(compensadores reativos estáticos), etc., podem ser utilizados para se atingir
um melhor desempenho em um sistema de potência através de controles
coordenados para grandes áreas. Observa-se que até as medições de grandes
áreas serem disponibilizadas, os sistemas de informação usados nos
controladores de tais dispositivos usavam sinais localmente disponíveis.
No entanto, a relação entre a quantidade controlada e as medições
localmente disponíveis nem sempre é clara ou precisa. Para estabilizar as
oscilações entre áreas remotas de um sistema de potência, utilizar sinais de
ângulo de fase e de frequência localmente disponíveis não é tão efetivo quanto
utilizar as diferenças de ângulo de fase entre partes remotas do sistema de
potência, por exemplo.
Contudo, os controles de sistema para grandes áreas baseados em
medições de PMU de tempo real prometem trazer benefícios verdadeiros para
operações de tempo real, já que permitiriam que ações de controle adequadas
fossem tomadas automaticamente em resposta a mudanças nas condições do
sistema sem qualquer envolvimento dos operadores.
31
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
3.2.4
Atualidades sobre as ações do ONS
O projeto de medição fasorial do ONS está baseado em 3 alicerces
[Volkis-11]:
Certificação de PMU: De forma a garantir que PMU de diferentes
fabricantes consigam trabalhar harmonicamente entre si (principalmente com
relação a questões dinâmicas), o ONS entende que devem ser feitos testes de
desempenho nos equipamentos de forma a garantir o sucesso do SMFS. Para
tanto ele desenvolveu, por meio de consultoria especializada, um caderno de
testes para avaliação dos equipamentos e certificação dos mesmos, caso o
equipamento seja aprovado em todos os testes propostos. Esses testes visam
a comprovação de atendimentos das PMU aos requisitos estabelecidos pela
norma IEEE 37.118. O objetivo final é garantir que, para as PMU certificadas,
não devem existir problemas de interoperabilidade no SMFS do SIN. Em 2008
o ONS convidou 8 fabricantes de PMU para a realização dos testes, custeados
pelo próprio ONS e, ao final do processo, nenhuma das PMU pode ser
certificada. Os relatórios dos testes foram encaminhados aos fabricantes
participantes do processo e atualmente eles informaram que os equipamentos
foram ajustados para corrigir os problemas. O ONS então, por meio do projeto
META (Projeto de Assistência Técnica aos Setores de Energia e Mineral) do
MME e verba do BIRD, pretende realizar uma nova convocação de fabricantes
de PMU para a realização de ensaios visando a certificação destes
equipamentos para o SMFS-SIN. Uma vez que haja um elenco de PMU
certificadas será possível um agente do setor elétrico comprar e instalar uma
PMU (certificada pelo ONS) em local indicado pelo ONS e depois ser
ressarcido pela ANEEL do valor investido na compra do equipamento.
SPDC (Substation Phasor Data Concentrator): O concentrador de dados
fasoriais de subestação é um equipamento que concentra todas as medições
fasoriais feitas na subestação e as envia ao PDC de forma que as medições
das PMU podem ser feitas em taxas de aquisição distintas (ex.: 30
fasores/segundo, 60, 120), porém serão enviadas aos PDC do agente (se
32
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
existir esse equipamento no agente) e PDC do ONS a uma taxa prefixada (ex.:
60 fasores/segundo). Esse equipamento seria responsável pela decimação e
ajuste do dado para envio aos PDC, bem como do armazenamento e posterior
envio de medições que por algum motivo deixaram de serem enviadas (ex.:
perda temporária do link de comunicações).
ONS PDC: Concentrador de dados fasoriais do ONS que receberá todas
as medições dos SPDC e as historiará, de forma que seja possível fornecer
informações para as análises do desempenho dinâmico do SIN frente a
ocorrência de distúrbios. O PDC fornecerá também medições/informações para
os aplicativos de tempo real que façam uso da medição fasorial para apoio à
tomada de decisão em tempo real. No caso, o ONS está substituindo todos os
sistemas de supervisão e controle em tempo real dos seus 5 centros (CNOS,
COSR-NCO, COSR-S, COSR-NE e COSR-SE) pelo REGER (Rede de
Gerenciamento de Energia), que vem a ser um sistema distribuído de
supervisão e controle que está sendo desenvolvido por um Consórcio. Entre as
ferramentas de apoio à tomada de decisão em tempo real estão sendo
desenvolvidos quatro aplicativos que fazem uso de medição fasorial,
identificados em projeto piloto.
Atualmente o ONS está preparando os termos de referência para a
contratação do desenvolvimento do software para os SPDC e compra e
desenvolvimento do PDC do ONS via projeto META do MME/BIRD.
3.3 Projeto MedFasee
É um Projeto de P&D iniciado em 2003 com objetivo de implementar um
protótipo de SMFS, desenvolvendo aplicativos para monitoramento e controle
do SIN baseado em sincrofasores [Decker-07]. Esse Projeto é uma iniciativa da
UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina e viabiliza um sistema piloto
instalado em várias universidades em cidades brasileiras, como Florianópolis,
Curitiba, Porto Alegre e Belo Horizonte.
33
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
É realizada a medição das tensões trifásicas da rede de distribuição com a
utilização da internet para conexão entre PMU e PDC. Podem-se verificar os
registros da repercussão na baixa tensão de diversas ocorrências recentes no
SIN, proporcionando a identificação e análise de aspectos específicos do
comportamento dinâmico deste.
O PDC foi instalado no LabPlan na UFSC, cidade de Florianópolis,
possuindo recebimento, tratamento e re-sincronização de sincrofasores,
disponibilização e armazenamento centralizado de dados e suporte a funções
de monitoração e controle de SEE em tempo real. Além disto, possui suporte a
estudos on-line (dados históricos), sinalização de ocorrências (triggers) e
registro completo de logs [Decker-07].
A interface computacional possibilita a monitoração de módulos, ângulos e
frequência em tempo real, além de gráficos de evolução no tempo. A
monitoração dos sincrofasores e frequência em tempo real é realizada via WEB
com acesso público.
A monitorização on-line de dados históricos do sistema constitui-se em
grande utilidade. Desta forma permite-se a montagem de gráficos de módulos,
ângulos e frequência no tempo, assim como seus espectros de frequência.
O Projeto MedFasee é importante para o sistema elétrico brasileiro, pois
agrega conhecimento às ações de implantação de SMFS em território nacional,
proporcionando experiência no desenvolvimento desses sistemas e permitindo
testar suas potenciais aplicabilidades.
3.4 Conclusões
A contextualização das ações de planejamento para a implantação de um
SMFS pelo ONS possibilita verificar a abrangência que se espera das
aplicações principalmente relativas ao tempo real. Verificou-se desta maneira,
que as possíveis melhorias na operação do SIN podem trazer mais segurança
34
Capítulo 3 - Aplicações Previstas Para o SMFS Brasileiro
operativa, bem como precisão de tempo com a sincronização das medidas
coletadas pelas PMU.
A localização de PMU para atendimento às demandas de transição
tecnológica no SIN torna-se de primordial relevância, pois significa a referência
necessária para o êxito dos ganhos esperados com o emprego da tecnologia
SMFS. Essa localização contempla análises cuidadosas de forma a ser mais
eficiente a implantação em questão do número de unidades instaladas, e ainda
aliar recursos pré-existentes de infraestrutura com as necessidades para a
operação ótima destes equipamentos. Verifica-se que os investimentos são
elevados e devem proporcionar uma condição custo-benefício favorável.
As aplicações previstas para o SMFS brasileiro, verificadas neste capítulo,
representam importante papel de estabelecer uma base teórica informativa que
permite uma preparação para os contextos que serão apresentados no próximo
capítulo. A abordagem realizada introduziu perspectivas de aplicações de
SMFS a serem implantadas no SIN, que vislumbram possibilidades de ganhos
operativos que devem ser estratificados pelos agentes de forma a serem
evidenciadas as melhores alternativas. Desta forma, criou-se um ambiente
propício para que se realize uma formalização de propostas de metodologias
para a mais adequada localização de PMU neste sistema, visando atender a
prerrogativas favoráveis aos novos contextos de atribuições dos agentes,
encadeamento que é apresentado no capítulo 4.
35
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
4
ANÁLISE DAS MACROFUNÇÕES FINALÍSTICAS APLICAÇÃO NA LOCALIZAÇÃO DAS PMU
4.1 Introdução
Este capítulo tem por objetivo analisar os diversos processos do SIN
conforme [ONS-09] que se inter-relacionam em complementaridade para que
se possa, a partir desta análise, viabilizar um fluxo de tratativas de forma a
contextualizar a entrada de SMFS nesse sistema, bem como apropriar-se de
visão crítica em relação à localização de PMU no foco dos agentes. Para tanto,
vários estudos foram empreendidos no sentido de se encontrar a melhor
alternativa para se conduzir essas expectativas.
Compatibilizar uma metodologia que integre as características funcionais
das PMU, a partir de suas disponibilizações de informações sistêmicas, com a
estrutura de processos criada para a operacionalização do SIN não pode ser
considerada uma tarefa convencional e muito menos de fácil apresentação.
Neste sentido, o presente trabalho realiza proposta inovadora de maneira a
vincular informações aparentemente dissociadas.
Diante do desafio de se compreender a abrangência do impacto da
aplicação de SMFS no SIN, verifica-se uma pluralidade de ações de
compatibilização de sistemas e processos já implantados. Neste sentido, o
caráter técnico em si já contempla enorme dificuldade de apropriação de
configurações. No entanto, o que se propõe no momento, neste capítulo, é
ampliar o foco destes impactos, proporcionando uma visão sistêmica dos
processos estabelecidos para o SIN. Este objetivo se consolida a partir da
análise dos impactos nos processos de gestão de ativos e de processos
operativos envolvendo os níveis de pré-operação, tempo real e pós-operação
36
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
dos COS dos agentes em relação aos aspectos relevantes da aplicabilidade
dos SMFS através de suas potenciais ferramentas de utilização. Utiliza-se o
COS-CEMIG como referência para algumas análises destes impactos. Diante
da perspectiva atual dos agentes em sua "nova" atribuição de operador de
instalações e disponibilizador de ativos para o SIN, o que se busca no
momento é proporcionar aos envolvidos nestes processos um melhor
conhecimento e visualização do impacto positivo da tecnologia dos SMFS no
seu dia-a-dia.
Atualmente o grande foco dos trabalhos existentes relativos aos SMFS
refere-se às suas possibilidades de aplicação na operação sistêmica de um
SEE, no caso do Brasil, o SIN.
Em aplicações off-line propõem-se ferramentas para análises de
perturbações, validação de parâmetros e aprimoramento de modelos
matemáticos, controle de amortecimento de oscilações, estudos de fluxo de
carga, otimização de controladores e localização de faltas [Freitas-07],
[Andrade-08].
No entanto, a abordagem apresentada neste capítulo possibilita uma
avaliação das vantagens da utilização dessa tecnologia em relação aos novos
e velhos desafios que a operação integralizada dos sistemas elétricos nos
apresenta. A abordagem dos impactos diretos e ganhos econômicos na
aplicação desta tecnologia na construção de ferramentas para aplicações nos
SEE é considerada muito difícil de ser evidenciada pelas dificuldades de se
adequar referências em um cenário de muitas variáveis. O que se pode dizer
então sobre os impactos nos processos que se constituem a partir destas
“novas disposições informativas”, quando não se dispõe de uma medida clara e
conhecida de causa e efeito? Este será o foco, os impactos nestes processos.
A gestão de ativos como fisiologia institucional dos agentes, busca
primordialmente a disponibilidade plena dos equipamentos através de
metodologia inteligente de manutenção e operação, tanto na transmissão,
quanto na geração. Como mencionado, a utilização de SMFS infere no julgo da
37
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Parcela Variável (PV) através da melhor disponibilização dos ativos ao ONS,
possibilitando maior rentabilidade e melhor visualização do cenário do
restabelecimento das Funções Transmissão (FT) ao SIN.
Compatibilizando-se as necessidades desses estudos, retrata-se aqui o
atendimento ao novo foco institucional dos agentes, com relação às múltiplas
aplicações possíveis dos produtos advindos da tecnologia dos SMFS em seus
processos operativos.
4.2 Caracterização dos Procedimentos de Rede – ONS
Diante de um cenário de várias possibilidades de percepção sobre as
influências que se podem admitir nos processos que envolvem o SIN em
relação aos SMFS, verifica-se a necessidade de um conjunto de abordagens
que possa legitimar as pesquisas propostas. Neste sentido, caracterizar
condições de contorno torna-se fundamental para possibilitar uma metodologia
que agregue conhecimento e busque objetivamente a visualização dos
impactos
que
se
percebem
reais,
porém
de
difícil
mensuração
e
caracterização. Desta forma, foi criada uma metodologia que viabiliza percorrer
os fluxos internos dos processos em que permeiam as informações fruto das
disponibilizações dos dados das PMU para SEE, em particular, o SIN.
A partir de um desafio inicial em que se propõe a percepção dos impactos
da aplicação da tecnologia dos SMFS na gestão de ativos e processos
operativos do SIN, verifica-se, dentre várias possibilidades, uma alternativa que
possibilita uma pesquisa de forma objetiva e segundo regras conhecidas,
porém pouco utilizadas para apurações desta natureza. Assim, a primeira
condição de contorno estabelece-se e denomina-se Procedimentos de Rede
do Operador Nacional do Sistema – ONS.
Os Procedimentos de Rede, elaborados pelo ONS com a participação dos
agentes e aprovados pela ANEEL, fundamentam-se em importante acervo de
conhecimento
especializado.
Eles
concentram
volumoso
conjunto
de
38
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
informações necessárias, e mesmo indispensáveis, para que o ONS e as
entidades envolvidas na operação do SIN possam exercer plenamente as
atribuições de planejamento e programação da operação eletroenergética, de
supervisão e controle da operação do sistema em tempo real e de
administração da transmissão. São documentos que estabelecem as
sistemáticas e os requisitos técnicos necessários ao exercício, no âmbito do
SIN, das atribuições de planejamento e programação da operação, de
supervisão, coordenação e controle da operação, de administração de serviços
de transmissão de energia elétrica, de garantia do livre acesso à rede básica,
de proposição de ampliações e reforços para a rede básica e para as Demais
Instalações de Transmissão (DIT). Esses documentos estabelecem também as
responsabilidades do ONS e dos agentes. Eles têm como principais objetivos,
legitimar, garantir e demonstrar a transparência, integridade, equanimidade,
reprodutibilidade e excelência da operação do SIN, conforme disposto no art.
3º do Estatuto do ONS, aprovado pela Resolução Autorizativa nº 328/2004
[ONS-09]. Além disto, visam estabelecer, com base legal e contratual, as
responsabilidades do ONS e dos agentes, no que se referem a atividades,
insumos, produtos e prazos para executar a operação integrada dos recursos
de geração e transmissão do SIN.
Os principais clientes dos Procedimentos de Rede são a Agência Nacional
de Energia Elétrica (ANEEL), a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica
(CCEE), os agentes do setor elétrico e a sociedade como um todo, como
consumidora final de energia elétrica. Os Procedimentos de Rede propiciam
transparência e embasamento técnico-operacional às atividades realizadas
pelo ONS no exercício de suas atribuições. O ONS e os agentes devem
garantir que suas ações priorizem o interesse publico, observadas a
fundamentação técnica e a imparcialidade de suas ações e decisões, bem
como os princípios da administração pública. Para viabilizar a reprodutibilidade
de resultados, o ONS deve disponibilizar as informações, critérios, métodos e
ferramentas utilizados na execução de suas atividades, ressalvadas as
informações não constantes nos relatórios padronizados, que possam propiciar
vantagem
competitiva
a
qualquer
outro
agente.
Os
agentes
devem
39
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
disponibilizar as informações, critérios e métodos necessários para a execução
das atividades do ONS.
Como responsabilidade do ONS ressalta-se zelar pela atualidade dos
Procedimentos de Rede, bem como coordenar os seus processos de revisão,
garantindo ampla participação dos agentes do setor elétrico e cumprir o que
neles estiver estabelecido. Já aos agentes, cabe ter pleno conhecimento de
todos os Procedimentos de Rede, com participação nos seus processos de
revisão e cumprir, naquilo que lhe compete, o que neles estiver estabelecido.
A Tabela 4.1 [ONS-09] apresenta a relação dos Procedimentos de Rede.
Tabela 4.1 – Módulos dos Procedimentos de Rede [ONS-09]
40
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Devido a mudanças ocorridas, o conteúdo do antigo Módulo 17 –
Requisitos de Informações entre o ONS e os Agentes, está incluído no atual
Módulo 1.
Após essas considerações a respeito dos Procedimentos de Rede, primeira
etapa da abordagem que se inicia, prossegue-se na determinação de
condições que possam conduzir a melhor visualização das necessidades dos
agentes do SIN que possam ser mais bem atendidas a partir da implementação
de SMFS nesse sistema. Com isto, novas adequações devem ser
implementadas,
proporcionando
uma
estrutura
onde
as
análises
se
estabelecem de forma contextualizada e objetiva.
4.3 As Macrofunções Finalísticas
Em um segundo momento, verifica-se a necessidade de uma melhor
objetividade da pesquisa, pois os Procedimentos de Rede são extensos e
pode-se perder o foco facilmente diante das dificuldades de encadeamento de
informações necessárias ao estudo proposto. Surge assim a segunda condição
de contorno: as Macrofunções Finalísticas. Através do Submódulo 1.2 [ONS09], elas são organizadas de acordo com as atribuições do ONS de
planejamento e programação da operação, de despacho centralizado da
geração, de supervisão e controle da operação do SIN e das interligações
internacionais. Somam-se também a estas atribuições as de contratação e
administração dos serviços de transmissão de energia elétrica, de proposição
de ampliações e reforços e de definição de regras para a operação das
instalações de transmissão da rede básica do SIN. As diretrizes e medidas
operativas aplicadas ao SIN pelo Operador são estabelecidas a partir das
análises e estudos realizados no âmbito dessas macrofunções executadas pelo
ONS. Elas são desenvolvidas de acordo com critérios, procedimentos,
requisitos e normas estabelecidos nos Procedimentos de Rede, para assegurar
a eficiência e eficácia dos processos, de modo a atender, simultaneamente, a
otimização energética e a maximização da segurança de atendimento ao SIN
41
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
de forma a garantir suprimento de energia elétrica contínuo, econômico, com
segurança e qualidade. Essas macrofunções são ditas finalísticas na medida
em que resultam nas ações, diretrizes e recomendações que devem ser
aplicadas ao SIN.
Não é o foco do presente trabalho uma pormenorizada análise em todos
os Procedimentos de Rede de forma minuciosa a ponto de estender e
determinar uma nova configuração das regras do sistema elétrico a partir da
introdução da tecnologia de SMFS. A análise do universo particular de cada
Módulo destes Procedimentos possibilita inúmeras considerações que não
podem ser respondidas, haja vista as grandes dúvidas e especificidades
particulares para cada sistema, além das referências para se utilizar tal
inovação no SIN ainda não poderem ser consideradas estruturalmente
executadas e implantadas.
Pelas
análises
nas
Macrofunções
Finalísticas
sinalizam-se
encadeamentos de processos onde se podem evidenciar possíveis nichos de
aplicabilidade de SMFS quando de sua efetiva implantação sistêmica.
Desta forma, as macrofunções estão aqui ordenadas e agrupadas, em
base temporal, para melhor visualização de seu encadeamento e dependência.
Seu
detalhamento
também
se
encontra
descrito
nos
módulos
dos
Procedimentos de Rede.
Neste sentido, a estrutura do Submódulo 1.2 compreende a descrição das
Macrofunções Finalísticas e sua relação com os módulos dos Procedimentos
de Rede, os quais contêm as regras e requisitos necessários ao exercício, no
âmbito do SIN, das atribuições do ONS. Além disso, possibilita a apresentação
dos produtos disponibilizados para os agentes por meio da execução dessas
macrofunções.
A Figura 4.1 [ONS-09] ilustra a conjugação dos Procedimentos de Rede
com as Macrofunções Finalísticas e com os resultados da operação.
Representa as condições operativas resultantes das ações do ONS relativas ao
42
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
SIN. Indica também as atualizações dos Procedimentos de Rede decorrentes
dos resultados da operação, da regulamentação vigente e da melhoria dos
produtos e processos do ONS.
Figura 4.1– Relação dos Procedimentos de Rede com as Macrofunções Finalísticas e
com os Resultados da Operação [ONS-09]
No objetivo de se avaliarem os processos que configuram as diversas
atividades executadas no SIN, apresentam-se abaixo as Macrofunções
Finalísticas que foram classificadas a partir das atribuições do ONS,
estabelecidas na legislação e regulamentação vigentes. Desta forma, tem-se:
a) Integração de Novas Instalações;
b) Requisitos Mínimos para Instalações da Rede Básica e Critérios para Estudos;
c) Estudos de Acesso;
d) Elaboração do Plano de Ampliações e Reforços;
e) Administração da Transmissão;
f) Planejamento da Operação Eletroenergética;
43
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
g) Programação da Operação Eletroenergética;
h) Operação do Sistema;
i) Acompanhamento da Previsão Hidrometeorológica;
j) Consolidação da Previsão de Carga;
k) Avaliação da Operação;
l) Análise de Ocorrências e Perturbações.
A
Figura
4.2
[ONS-09]
apresenta
um
diagrama
ilustrativo
das
Macrofunções Finalísticas desenvolvidas pelo ONS para o exercício de suas
atribuições.
Figura 4.2 – Inter-relacionamento entre Macrofunções Finalísticas [ONS-09]
Observa-se que as macrofunções Avaliação da Operação e Análise de
Ocorrências e
Perturbações
realimentam
as macrofunções anteriores,
44
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
fornecendo novas diretrizes para a operação do SIN, de modo a restabelecer a
operação dentro dos padrões de desempenho desejados.
Cabe ressaltar que as atividades relativas aos Módulos 18, 19 e 20,
referentes a Sistemas e Modelos Computacionais, Identificação, Tratamento e
Penalidades para as Não-conformidades e Glossário de Termos Técnicos,
respectivamente, não são detalhadas, por não se enquadrarem como
Macrofunções Finalísticas.
O ONS se utiliza de diferentes informações técnico-operacionais
fornecidas pelos agentes e entidades relacionados com a operação do SIN de
maneira a avaliar o desempenho das Macrofunções Finalísticas.
Com base nessa primeira apresentação das macrofunções, objetiva-se no
momento apresentar um detalhamento dos processos relacionados a cada
uma, buscando, quando oportuno, evidenciar possíveis aplicações de SMFS
nas transformações que se vislumbram próximas. A partir destas análises, em
decorrência dos próprios fluxos apresentados, encaminham-se perspectivas de
verificação de posicionamento de PMU no sentido de diferenciais de ganhos
operativos para os ativos dos agentes instalados no sistema.
4.4 Macrofunção Estudos de Acesso
O direito, garantido por Lei, de qualquer agente se conectar e fazer uso do
sistema elétrico mediante o ressarcimento dos custos envolvidos, diga-se
ainda, independentemente da comercialização de energia, é chamado de livre
acesso. Para que se realize tal ensejo, antes de estabelecer nova conexão às
instalações integrantes da rede básica do SIN ou de alterar essa conexão já
existente, os acessantes devem fazer uma solicitação formal de acesso ao
ONS ou ao agente de transmissão envolvido. Cabe ressaltar que se o acesso
pretendido for para instalações não integrantes da rede básica (abaixo de
230kV), a solicitação deve ser feita exclusivamente à concessionária de
distribuição.
45
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
A Figura 4.3 [ONS-09] ilustra as principais interações relativas à
Macrofunção Estudos de Acesso, bem como seus fluxos internos.
Figura 4.3 – Macrofunção Estudos de Acesso [ONS-09]
Neste processo, a responsabilidade de analisar a solicitação de acesso é
do ONS, no primeiro caso, ou do agente de distribuição, no segundo caso.
Estas solicitações são regulamentadas na definição dos prazos, podendo ser
diferenciados, dependendo de serem ou não necessários reforços ou
ampliações na rede envolvida. Denomina-se Parecer de Acesso o documento
pelo qual todo o processo de análise e determinação de providências para
realização do acesso solicitado é registrado. Além disto, esse documento deve
ser levado ao conhecimento do acessante e da ANEEL. A determinação
padronizada da sistemática e dos requisitos relativos ao acesso aos sistemas
de transmissão está contida no Módulo 3 – Acessos aos Sistemas de
Transmissão dos Procedimentos de Rede. Neste documento também se
encontram as informações necessárias quanto a requisitos mínimos a serem
considerados no desenvolvimento do projeto das instalações de conexão à
rede básica no seu Submódulo 3.6. Os requisitos iniciais devem ser
complementados pelos requisitos definidos para instalações da rede básica
que se encontram no Módulo 2 – Requisitos mínimos para instalações e
gerenciamento de indicadores de desempenho da rede básica e de seus
46
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
componentes, bem como pelas normas e padrões das instalações, de caráter
geral e específico de cada concessionária acessada.
Para que se possam verificar os potenciais impactos nesta Macrofunção
com relação à implantação de SMFS, promove-se uma abordagem dos
Módulos dos Procedimentos de Rede mais significativos na sua
composição.
Em relação à Macrofunção Estudos de Acesso, identificam-se os Módulos
2 e 3 como os mais importantes. Desta maneira, selecionam-se os objetivos
destes Módulos de forma a direcionar o foco das análises propostas. Verificase que os objetivos constantes no Módulo 3 referem-se ao estabelecimento das
instruções e dos processos para a viabilização do acesso, que compreende a
conexão e o uso às instalações de transmissão. Ressaltam-se para esta
análise os objetivos do Módulo 2, pois além de atribuição de responsabilidades
nos processos e atividades neles descritos, tem-se:
a) a definição dos requisitos mínimos para as instalações da rede básica e das
Demais Instalações da Transmissão (DIT), a fim de propiciar as condições
necessárias à obtenção da continuidade, da qualidade e da confiabilidade do
suprimento de energia elétrica aos seus usuários;
b)
a
definição
do
processo
de
verificação
da
conformidade
dos
empreendimentos de transmissão com os requisitos estabelecidos no
instrumento técnico do processo de licitação ou de autorização do
empreendimento e nos Procedimentos de Rede;
c) o estabelecimento da sistemática para o gerenciamento dos indicadores de
desempenho da rede básica e das DIT (barramento de transformadores de
fronteira com a rede básica) quanto à frequência, tensão e continuidade de
serviço;
d) o estabelecimento da sistemática para o gerenciamento dos indicadores de
desempenho das FT da rede básica.
47
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Procedendo a uma análise conjunta dos objetivos ressaltados acima,
sugere-se a observação dos ditos grifados em cada um deles. Desta
forma, ressalta-se que as condições de continuidade, qualidade e
confiabilidade, caso os parâmetros mínimos de observabilidade sejam
implantados no SIN, conforme projetos em andamento terão suas
margens de segurança ampliadas. Não obstante, menciona-se que a
padronização da referência temporal pelo GPS possibilita além de uma
visibilidade realística do sistema momento-a-momento, uma facilitação de
análise para a tomada de decisão. Assim sendo, tanto a definição da
localização das PMU, quanto a quantidade ótima para um nível de
observabilidade mínima, configuram importância vital para a melhoria
esperada.
Observa-se também que a apuração dos indicadores da rede básica e
das DIT para os parâmetros referentes à frequência, tensão e
continuidade de serviço serão mais próximos da realidade, diminuindo-se
as taxas de erros, além de que os fatores de comparação poderão ser
mais bem utilizados através da unificação temporal.
Verifica-se então que a apuração de tais indicadores sofrerá um ganho de
confiabilidade a partir da gradativa instalação de PMU no SIN em um
processo de transição que ao longo do tempo garantirá uma base
histórica mais eficiente e adequada ao estudo estatístico.
Na análise desta Macrofunção pode-se verificar que os estudos de acesso
são dependentes das referências de requisitos mínimos para que se
possa avaliar a inserção de um acessante à rede básica. Com a
introdução gradativa de PMU avalia-se que através de um histórico
crescente de informações integradas possibilitará uma transformação na
abordagem e na efetiva avaliação de solicitações de acessantes à rede
básica, bem como ao sistema de distribuição. À medida que o SMFS
possibilita uma maior observabilidade, as medidas de ajustes para o
recebimento de novos integrantes ao SIN vai se tornar mais transparente
48
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
e de melhor visibilidade, possibilitando-se a tomada de decisões mais
acertadas nas fases de planejamento.
Com níveis de confiabilidade ampliados através das bases de dados
disponibilizadas dos parâmetros elétricos, ampliam-se a visibilidade
através do aumento possível da quantidade de medições e da
possibilidade de análises de contextos mais abrangentes utilizando-se tais
medições.
4.5 Macrofunção Integração de Novas Instalações
Nesta macrofunção são realizadas interações entre o ONS e o agente
responsável pela instalação de forma a proporcionar a execução das ações
necessárias à integração ao SIN de cada novo componente. Neste sentido,
verifica-se a adequação física, operacional e legal da instalação. Nas tratativas
inerentes a esta macrofunção, observa-se que existem interações com quase
todas as demais macrofunções executadas pelo ONS. Nos Procedimentos de
Rede, em seu Módulo 24 apresenta-se o detalhamento dessa macrofunção,
com evidencia do encadeamento das atividades executadas ao longo do
processo de integração de novas instalações.
Observa-se que de acordo com os atuais requisitos para a avaliação e
aprovação das condições necessárias para a integração de novos
agentes ao sistema, a implementação de SMFS possibilita visualizar que
os impactos pertinentes a cada função com a utilização desta tecnologia
se transformam em base fundamental para o ajuste inicial de padrões
mais confiáveis na formalização destes critérios.
Verifica-se que os agentes de geração, de transmissão, de distribuição,
importadores e exportadores devem ingressar no quadro de membros
associados do ONS com até 1 ano de antecedência em relação à data prevista
de entrada em operação de suas instalações. Os consumidores livres, somente
49
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
se tornam membros associados a partir da emissão do Parecer de Acesso pelo
ONS.
Na Figura 4.4 [ONS-09] é apresentado o fluxo associado aos processos
vinculados à Macrofunção Integração de Novas Instalações.
Figura 4.4 – Macrofunção Integração de Novas Instalações [ONS-09]
A abrangência desta macrofunção em relação aos aspectos funcionais
necessários para aceitação de um novo agente é grande. Neste espectro
amplo, podem ser incluídos os seguintes participantes:
a) agentes de geração que conectarão suas instalações ao SIN;
b) agentes de transmissão que conectarão suas instalações à rede básica;
c) agentes de distribuição e consumidores livres que conectarão suas instalações à
rede básica;
d) agentes de importação e de exportação que conectarão suas instalações ao SIN;
50
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
e) reservatórios localizados em bacias de abrangência do SIN;
f) agentes que conectarão suas instalações fora da rede básica, quando das tratativas
necessárias à sua integração ao SIN, devem se reportar, de acordo com a
regulamentação estabelecida, diretamente à concessionária de distribuição, quando
conectado a esta;
g) no caso de conexão a DIT, o agente de operação deve seguir a regulamentação
vigente.
Para se obterem esclarecimentos sobre essa macrofunção os agentes
responsáveis por instalações a serem integradas ao SIN devem se reunir com
o ONS observando-se o cronograma de previsão de entrada em operação da
instalação, bem como a incorporação da instalação nas atividades da
operação, após sua integração ao SIN.
Em situações de novos empreendimentos de transmissão lançados pela
ANEEL a serem integrados à rede básica, objetos de editais de leilão, o ONS
participa da análise do projeto básico. Nesta avaliação são consideradas as
características dos equipamentos e linhas de transmissão, bem como a
configuração de barra das instalações e os sistemas de telecomunicações,
controle, supervisão e proteção, sempre em observância aos requisitos
técnicos pré-estabelecidos. Percebe-se que estas avaliações tendem a se
transformar de forma a possuir informações mais bem estruturadas e confiáveis
à medida que a observabilidade sistêmica for mais abrangente.
Considera-se também que os requisitos técnicos estabelecidos nos
Módulos 2 e 13, Requisitos mínimos para instalações e gerenciamento de
indicadores de desempenho e Telecomunicações respectivamente,
sofrem diretamente a influência da implementação de SMFS. No módulo
13, por exemplo, verifica-se que todos os serviços nele considerados,
implementados entre instalações do ONS e instalações dos agentes de
operação, são de responsabilidade exclusiva dos agentes. Sabe-se que
as adaptações necessárias para as implementações de SMFS nas
51
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
instalações dos agentes devem abranger condições de transição e
avaliação econômica- financeira de forma a avaliar-se o custo benefício
das alternativas de implantação. Os requisitos de comunicação de dados
e adequações em sistemas de telecomunicações também devem ser
reavaliados e ajustados às novas demandas propostas pela implantação
dessa nova tecnologia.
Nos assuntos relativos a novos empreendimentos de produção ou de
consumo conectados à rede básica, os agentes devem solicitar ao ONS
diretamente ou por meio do agente de transmissão a ser conectado, acesso ao
sistema
de
transmissão.
Além
disso,
estabelecem-se
também
os
procedimentos para que o agente possa realizar consulta prévia ao ONS,
denominada Consulta de Acesso, a fim de obter esclarecimentos para as
dúvidas que tiver sobre o assunto.
O ONS analisa a viabilidade técnica da integração verificando, em relação
ao SIN, seu impacto e a necessidade de ampliações ou reforços, formaliza a
reserva de prioridade no atendimento e emite o respectivo Parecer de Acesso,
em que são definidas as condições de acesso. Além disto, a fim de garantir a
segurança e a operação do sistema eletro-energético, observa-se dentre outras
considerações, que na implantação ou no aumento de demanda ou oferta de
uma conexão deve ser sempre considerada a flexibilidade de manutenção e a
confiabilidade da instalação sob o ponto de vista dos seus reflexos no
desempenho da rede básica. Desta forma, observa-se que a inserção de
qualquer conexão, digam-se ativos, no sistema deve ser foco de estudo de
impacto sobre a situação atual do próprio sistema.
Com isto, tanto a condição atual do sistema através de melhor
visualização de suas margens de segurança quanto à formalização de
requisitos compatíveis com este novo fomento à atual estrutura sistêmica
se constituem em situações e processos de mudanças com a implantação
de SMFS. Logicamente, “não batendo na mesma tecla”, não é a
introdução de PMU no sistema que lhe proporcionará avançar em relação
52
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
às modificações propostas, mas o conjunto da obra, ou seja, um sistema
mais robusto, de melhor observabilidade e que tenha ferramentas de
utilização que agreguem valor aos dados sincronizados de entrada. Os
impactos na rede básica e nas DIT ocasionados por qualquer conexão
devem ser determinados nos estudos de acesso, e todo e qualquer novo
acesso deve ser informado a todos os agentes envolvidos. Esta
macrofunção apesar de ser aparentemente burocrática, agrega todo um
contexto de mudanças, pois se utiliza praticamente de todo o
encadeamento de processos que se propõem a analisar a integração do
“novo” no sistema. Com isto, se toda a cadeia de informações for
alcançada aos poucos com a entrada de SMFS através de sua tecnologia
e adaptações específicas aos casos de cada sistema, verifica-se que não
vão existir processos de rotina sistêmica fora da consecução de ações
envolvendo aplicações de desenvolvimento relativo a SMFS.
Para que um agente de geração se conecte à rede de distribuição é
necessário que solicitem acesso ao agente de distribuição nos termos da
legislação aplicável. Caso requeira-se acesso à rede básica ou às DIT, deve-se
solicitar acesso ao ONS ou ao agente de transmissão detentor das instalações
às quais se deseja conectar.
Verifica-se que ao se adquirir um histórico confiável de medições
sistêmicas através de SMFS, as análises para as decisões necessárias
para a aprovação destas novas modificações serão tomadas de forma
mais confiável, respeitando-se as margens envolvidas e com erros
relativos de menor monta.
O Módulo 15 dos Procedimentos de Rede orienta os agentes nos
processos de celebração dos contratos de transmissão do tipo Contrato de
Prestação de Serviços de Transmissão (CPST), Contrato de Uso do Sistema
de Transmissão (CUST) e Contrato de Conexão e Transmissão (CCT).
Em uma análise mais profunda, pode-se detectar que os contratos são
firmados de acordo com critérios que se baseiam em medições de
53
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
grandezas elétricas. Neste sentido, se as medições são mais precisas, os
erros serão menores e esta diferença se apresenta como fator a ser
disponibilizado e remunerado. Desta maneira, os SMFS podem
possibilitar alterações na quantificação destas grandezas, modificando os
montantes financeiros envolvidos.
Na Figura 4.5 [ONS-09] se podem verificar as inter-relações contratuais
entre os agentes e o ONS.
Figura 4.5 – Relações contratuais entre os agentes e o ONS [ONS-09]
De acordo com os Procedimentos de Rede, para a execução das
atividades de coordenação e controle da operação da geração e da
transmissão de energia elétrica do SIN, faz-se necessário que os agentes
implantem sistemas de proteção para instalações na rede básica e instalações
conectadas à rede básica, sistemas de supervisão e controle, sistemas de
transmissão de dados e comunicação de voz e sistemas de medição para
faturamento.
Neste sentido percebe-se que os
impactos a serem acompanhados
dizem respeito à própria estrutura que deve ser adequada para a melhor
utilização
do
disponibilizados.
manancial
de
fasores
sincronizados
que
serão
54
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Para análise e aprovação de programações de intervenções e testes de
comissionamento, os agentes devem encaminhar ao ONS as informações e
documentações relativas. Ressalta-se que na programação de intervenções na
área de transmissão, a Parcela Variável é fator de estudo e análise de
processos operacionais. Critérios relacionados a aproveitamentos, inclusões de
serviços e compatibilidade de intervenções requerem planejamento e
informações mais apuradas para que possam ser incluídos em estudos que
possibilitem os desligamentos.
A
utilização
de
SMFS,
quando
bem
dimensionados,
apresenta
informações em volume e qualidade necessários para a correta utilização
dos critérios relativos à Parcela Variável, promovendo a uniformização de
processos e a diminuição dos impactos financeiros relativos.
O ONS analisa os reflexos na operação do SIN da inserção da instalação
na rede de operação, por meio de estudos pré-operacionais e de estudos
específicos para os testes de comissionamento. De acordo com o referenciado
no Módulo 21 [ONS-09]: “A maior parte das situações de fragilidade elétrica e
de colapsos observados envolve problemas relacionados às interações
dinâmicas entre a rede elétrica e as cargas. Portanto, o reforço do desempenho
elétrico passa pela consideração do comportamento do controle sistêmico e de
sua adequada sintonia, de forma a contribuir para o aumento da segurança
elétrica do SIN. Diante das dimensões continentais do SIN e de sua
complexidade física e da propriedade de ativos, as atividades de coordenação
inerentes ao ONS no contexto da segurança operacional elétrica dependem
estrategicamente de informação sensível constituída pelos dados utilizados nas
simulações do desempenho elétrico da rede. Assim, como elementos
adicionais – mas não menos importantes para avaliação e reforço da
segurança operacional elétrica – são estabelecidas sistemáticas para análise e
validação de dados e modelos de componentes a serem utilizados nos estudos
elétricos do SIN”. Neste sentido percebe-se que a referida informação sensível,
cujos dados são utilizados para simulações do desempenho elétrico da rede
constituem-se em valiosas referências na segurança elétrica do sistema.
55
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
A melhor exatidão e disponibilização dos dados através da instalação de
PMU em um SMFS permite contextualizar uma garantia na verificação
desta segurança. Maior confiabilidade se traduz em maior segurança. Em
decorrência direta desta abordagem, verifica-se, com base nesses
estudos, a elaboração e implantação por parte do ONS das instruções de
operação, que visam a orientar os centros de operação, durante
ocorrências no sistema, nas ações relativas à instalação que devem ser
realizadas. Visualiza-se a extensão dos impactos de melhores medições e
disponibilizações de fasores no SIN, constatando-se que a base temporal
de dados como insumo dos processos causa uma reação de
confiabilidade e aumento de desempenho em todo o sistema.
Com relação ao agente de geração, depois da análise da instalação por
parte do ONS dos requisitos necessários à liberação para os testes de
comissionamento é encaminhada a esse agente a declaração de liberação
para esses testes. Após a conclusão do comissionamento de forma satisfatória,
o agente de geração deve solicitar ao ONS a liberação para operação
integrada ao SIN. O ONS analisa o atendimento aos requisitos antes de
encaminhar ao agente a declaração de liberação da unidade geradora para a
operação integrada.
No caso de integração de instalação de transmissão ao SIN, conforme
ofício da ANEEL, “a entrada em operação comercial de novas instalações de
transmissão na rede básica, quer sejam autorizadas pela ANEEL por meio de
Resolução específica ou integrantes de novas concessões de transmissão
licitadas, deve ser obrigatoriamente precedida da emissão, pelo ONS, do
Termo de Liberação”. Além disto, prevê que o pagamento da parcela da
Receita Anual Permitida (RAP) associada a essa instalação somente poderá
ser efetuado após a emissão do respectivo Termo de Liberação. Considera-se
importante ressaltar o vínculo entre o Termo de Liberação e a RAP. Se o
primeiro vai derivar de análises do ONS com base em requisitos e dados do
agente, leiam-se informações de ordem processual e dinâmica do sistema, o
56
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
segundo vincula-se em nível econômico-financeiro aos ajustes dos CPST
relativos.
Uma oportunidade dos SMFS em oferecer um vínculo suficiente e capaz
de interpor melhorias palpáveis neste encontro.
A ANEEL emite um Despacho, aprovando os Termos de Liberação
Provisória para Operação Integrada – TLP – e definindo a data de início de
operação comercial. Para que isto ocorra a transmissora deve sanar as
pendências contidas neste termo.
Para a emissão do Termo de Liberação para Operação Integrada – TL – é
condicionada ao cumprimento da eliminação de todas as pendências por parte
do agente indicadas no TLP e da emissão do Despacho ANEEL, definindo data
de início de operação comercial e valor da RAP atualizada ou índice de
reajuste. Mais uma vez existe o confronto entre os documentos formais
necessários à operação do ativo de transmissão com a parcela financeira RAP
de vínculo nominal a este ativo.
Contudo, verifica-se nesta macrofunção o desenvolvimento de vários
produtos que incluem Relatórios Específicos e Termos de Liberação que,
diante das melhorias previstas com a instalação de SMFS no SIN,
permitem que as análises necessárias para a inserção destas novas
instalações tenham substancial melhora nos processos avaliados.
Principalmente verifica-se que toda a documentação que identifica as
fases de análise referentes a adequações no sistema serão afetadas, haja
vista a inclusão da gama de um conteúdo de dados amplo e que
possibilita um ganho efetivo mais preciso na identificação dos impactos
observáveis, favorecendo também as ações de melhoria para se
promover estas inclusões.
57
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
4.6 Macrofunção Requisitos Mínimos para Instalações da
Rede Básica e Critérios para Estudos
Diante da necessidade de se pactuar ações de padronização visando
ordenar as diversas condições de oportunidades de acesso ao SIN, o ONS
desenvolve no exercício de suas atribuições, requisitos e critérios, definidos em
módulos específicos dos Procedimentos de Rede. Neste sentido várias
interações foram realizadas de forma a se agrupar nas macrofunções
Requisitos Mínimos para Instalações da Rede Básica e Critérios para Estudos
estas propostas.
O principal objetivo é que os requisitos sejam estabelecidos de forma a
garantir que o desempenho de cada instalação contribua positivamente
para o desempenho adequado da rede básica, do todo, um bem comum
daqueles que fazem parte deste sistema. Observam-se neste momento
que todas as ferramentas que possam contribuir com este objetivo são
muito bem vindas. Os SMFS a partir de sua característica de
observabilidade podem possibilitar que estes requisitos hoje utilizados
possam
ter
suas
metas
de
excelência
melhor
avaliadas
e
consequentemente estabelecidas.
Verifica-se que foram estabelecidos requisitos mínimos a serem seguidos
para a obtenção de permissão de acesso ao SIN referente a vários quesitos e
áreas
de
atuação.
Estes
requisitos
técnicos
mínimos
envolvem
os
equipamentos para subestações da rede básica (capacitores, transformadores
e demais equipamentos), linhas de transmissão aéreas, elos de corrente
contínua, sistemas de proteção e recursos de telessupervisão que os agentes
devem disponibilizar para o ONS para viabilizar a completa operacionalização
dos sistemas de supervisão e controle do ONS.
A partir da implementação das ferramentas que contemplam os dados
fornecidos pelas PMU referentes a sistemas de proteção e supervisão de
áreas, toda a cadeia do fluxo informativo será alterada, permitindo novas
58
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
propostas para o desenvolvimento de melhoria operacional, bem como
impactos nas atuais estruturas destes processos.
Além disto, estabelecem-se os requisitos operacionais e requisitos
especiais para os centros de operação, subestações e usinas da rede de
operação, dos quais o ONS e os agentes devem dispor nestas instalações para
assegurar o melhor desempenho operativo do SIN.
Numa análise da proposta desta macrofunção em relação à implantação
de SMFS no SIN podem-se realizar alguns enlaces interessantes conforme a
Tabela 4.2.
Tabela 4.2 - Proposta da Macrofunção Requisitos Mínimos e implantação de SMFS
Proposta da macrofunção - ONS
Implantação de SMFS
Balizar as ações do ONS na proposição das
Determinação de faixas mais confiáveis para
ampliações e reforços da rede básica.
os estudos propostos. A evidência dos dados
é mais próxima da situação atual, além do
auxílio na avaliação das perspectivas futuras.
Subsidiar a coordenação do acesso ao
Conforme
sistema de transmissão.
macrofunção específica.
Subsidiar os estudos de planejamento e
Conforme
programação da operação eletroenergética,
ganhos
bem como a própria operação em tempo real
propostos vão agregar valor na tomada de
da rede de operação.
decisões de forma generalizada.
Subsidiar os usuários conectados à rede
Se
básica, ou os que requeiram esta conexão,
qualidade
com as informações necessárias para o
utilizados normalmente, podem-se visualizar
desenvolvimento ou atualização do projeto de
melhorias
conexão.
conexão de agentes ao SIN.
as
considerações
mencionado
de
analisadas
na
anteriormente,
os
confiabilidade
informações
e
nos
são
quantidade
processos
nos
estudos
superiores
aos
em
padrões
vinculados
à
Os requisitos das conexões de voz e dados necessários para o
atendimento dos requisitos mínimos são elencados e pormenorizados.
Percebe-se que para o pleno atendimento a estas questões de acesso e
continuidade também se tornam necessários o uso adequado de
diretrizes e critérios para os estudos realizados pelo ONS. Neste sentido,
são estipulados e gerenciados os indicadores de frequência, tensão e de
59
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
continuidade de serviço, de desempenho de funções transmissão e de
usinas programadas e despachadas centralizadamente pelo ONS.
Importante ressaltar que estes indicadores são úteis para a adequação de
propostas vinculadas aos assuntos de localização de PMU no SIN, foco
desta dissertação, pois abrangem controles de visualização de interesse
não somente do ONS, mas de todos os agentes, como avaliados no
capítulo 5.
4.7 Macrofunção Administração da Transmissão
Esta macrofunção é composta pelas funções:
- Administração de Contratos;
- Apuração de Serviços e Encargos de Transmissão;
- Administração de Serviços Ancilares;
- Apuração de Serviços Ancilares.
Ressalta-se que o modelo de contrato vigente no setor elétrico brasileiro
exige a formalização explícita das relações comerciais entre os vários
segmentos do mercado de energia elétrica. Esta formalização foi feita com a
segmentação dos antigos Contratos de Suprimento de Energia Elétrica em
Contratos de Compra e Venda de Energia Elétrica (CCVE), CPST, CUST,
Contrato de Compartilhamento de Instalações (CCI) e Contrato de Conexão ao
Sistema de Transmissão (CCT).
Aproveitando-se de uma diferença de contextos, evidenciar um ganho em
se utilizar SMFS no SIN, em particular, nas instalações dos agentes, com
relação ao foco desta macrofunção não é uma tarefa fácil. Que
parâmetros são necessários para que uma abordagem coerente seja
realizada e prudentemente perceptiva a tal ponto que, através de seus
60
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
encaminhamentos se possam construir metodologias de utilização
genérica, porém, com possibilidades para adequações a aplicações
específicas para cada caso, cada agente? Em primeiro momento verificase que é uma análise com assuntos difíceis de serem miscíveis entre si.
No entanto, ao considerar-se que a formalização de contratos se baseia
na estipulação de montantes, e que esta estipulação de montantes é
realizada em sua base, através de medições de grandezas elétricas, o tão
difícil enquadramento das análises já pode evidenciar alternativas de
pesquisa, bem como objetivar o que de mais importante possa ser
apreendido. No gerenciamento dos contratos na transmissão, ao se
melhorarem as bases de medições, as bases contratuais também são
afetadas e potencialmente modificadas. As bases de medições são
alteradas proporcionalmente à medida que se ultrapassam as fronteiras
do estabelecimento das fases de testes e experimentações quando da
efetiva implantação do SMFS no SIN. Não se podem esperar grandes
transformações em todas as veredas do modelo do sistema elétrico
brasileiro somente a partir de estudos e testes de equipamentos, bem
como da implantação mínima de PMU nesse sistema. Uma abordagem
positiva da implantação desta tecnologia será palpável na medida em que
as condições oferecidas aos SMFS forem as melhores possíveis de
acordo com os parâmetros técnicos de desenvolvimento, ganhos
operacionais e delimitações de menores riscos.
A função Administração de Contratos envolve a elaboração dos modelos e
a coordenação do processo de negócios dos contratos que dizem respeito ao
sistema de transmissão. Os contratos da transmissão estabelecem a garantia
do fluxo monetário entre as empresas que atuam neste setor. Além disto, são
referências aos novos agentes que queiram participar das licitações de
empreendimentos de transmissão.
A melhoria de confiabilidade do SIN vislumbra a melhoria de receita por
parte dos agentes de transmissão através do confinamento das incertezas
relativas a cada processo. Desta maneira, visualiza-se uma abertura para
61
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
a entrada de SMFS no fortalecimento da base de dados histórica e nas
ações de tempo real necessárias para a melhoria da segurança operativa.
Na Figura 4.6 [ONS-09] podem-se verificar as interações que regem o
fluxo
de
atividades desenvolvidas
na
Macrofunção
Administração
da
Transmissão.
Figura 4.6 – Macrofunção Administração da Transmissão [ONS-09]
Os CPST são estabelecidos entre o ONS e os agentes de transmissão,
possibilitando que as empresas proprietárias dos ativos de transmissão da rede
básica disponibilizem estes ativos para seus usuários, agentes de distribuição,
de geração, de importação, de exportação e consumidores livres, sob
administração e coordenação do ONS.
Esta disponibilização dos ativos corresponde à maior preocupação por
parte dos agentes de transmissão atualmente pela força da receita gerada
através da RAP das FT. Ressalta-se que esta condição é com certeza um
fator importantíssimo a ser observado pelos agentes na determinação dos
locais a serem escolhidos para a instalação de SMFS no sistema a que
ele está situado.
62
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Os CUST são estabelecidos entre o ONS e os usuários do sistema de
transmissão e possibilitam estabelecer as condições de uso do sistema de
transmissão, bem como a remuneração dos agentes de transmissão pelos
usuários. Em relação a estes contratos estão relacionados mecanismos de
garantias financeiras que asseguram os pagamentos aos agentes de
transmissão dos encargos devidos pelos usuários.
Os CCT são estabelecidos entre os agentes de transmissão e os usuários
da rede básica, referindo-se ao uso das instalações de conexão. Nestes
contratos o ONS apresenta-se como interveniente.
A questão relativa aos pontos de conexão também são relevantes em
relação à utilização de PMU no SIN. Tanto a formalização das condições
e melhores alternativas para a localização destes pontos quanto o
controle mais eficiente das grandezas envolvidas pactuadas nestes
documentos são fatores que se apresentam como mudanças nas
perspectivas de utilização desta tecnologia.
Os CCI regulam as conexões entre agentes de transmissão, dispondo
sobre o uso das instalações destes agentes integrantes da rede básica. O ONS
também se apresenta como interveniente nestes contratos.
O parque instalado de PMU deve proporcionar aos agentes benefícios
mútuos na garantia da disponibilização de seus ativos e na segurança
implementada para o fino controle destas FT envolvidas.
O processo de apuração dos serviços e encargos de transmissão tem por
objetivo a determinação dos valores mensais das receitas a serem pagas aos
prestadores do serviço de transmissão, concessionários e ONS, bem como os
Encargos do Uso do Sistema de Transmissão (EUST) a serem cobrados de
cada usuário.
Esse processo envolve parâmetros fixos de receitas, RAP, parcelas de
ajuste de ciclos de apuração anteriores e de encargos, tais como tarifas,
63
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
demandas e gerações contratadas. Também envolve parâmetros variáveis,
como Parcela Variável decorrente da indisponibilidade de instalações, Parcela
Variável decorrente da ultrapassagem de demanda, operacionalização de
novos agentes, modulação do orçamento do ONS, receita de novas
instalações, dentre outros.
Um questionamento que se pode realizar no momento é se haverá
modificação da RAP a partir do momento em que os agentes garantirem
melhor observabilidade através da implantação de PMU em suas
instalações. Nos ajustes em andamento com relação aos custos
envolvidos, bem como quem serão os responsáveis pelo pagamento
destes valores, muitos interesses podem ser encadeados a partir da
implementação desta tecnologia como “fiel da balança”. Mais uma vez
ressalta-se, que existe fase de transição nas mudanças esperadas nos
processos avaliados.
Verifica-se que as parcelas variáveis decorrentes da indisponibilidade de
instalações, da sobrecarga em transformadores e da ultrapassagem de
demanda são calculadas com base em levantamentos realizados mensalmente
pela área de estatística da operação do ONS e devidamente consistidos e
validados pelos agentes.
Estas apurações conjuntas favorecem o ganho mútuo da aplicabilidade de
SMFS no SIN. Para os agentes a perspectiva de melhorar suas receitas
deve ser mais bem evidenciada pelo ONS nas bases de suas pesquisas
de implementação desta tecnologia. A melhoria de robustez do SIN com
relação a instalação de PMU deve proporcionar ganhos financeiros
palpáveis para todos os envolvidos.
No processo de apuração dos serviços e encargos de transmissão o
produto final é a discriminação detalhada de todas as parcelas que compõem
as receitas ou encargos de cada agente, para apresentação a cada usuário da
rede básica de todos os valores a serem faturados mensalmente por cada
concessionário de transmissão e pelo ONS.
64
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
A melhor percepção e controle do SIN através da utilização de SMFS
interpõem prerrogativas de mudanças na contabilização das atividades
remuneratórias entre todos os envolvidos.
Quanto aos serviços ancilares, a utilização de equipamentos ou
instalações do SIN para garantir a operação dentro dos padrões de
qualidade, segurança e confiabilidade exigidos, caracterizados na
regulamentação, possibilitam um aumento destas prerrogativas a partir de
uma melhor estruturação de SMFS no sistema. Esses padrões
gradativamente serão alterados pela melhor formalização das condições
ótimas de operalização sistêmica. Desta forma, configuram-se nesta lista
de serviços o controle primário de frequência, com a reserva de potência
primária, o controle secundário de frequência, com a reserva de potência
secundária, a reserva de prontidão, o suporte de reativos fornecido por
unidade geradora que oferece energia ativa, o suporte de reativo
fornecido por unidade geradora que opera como compensador síncrono e
o auto restabelecimento de unidades geradoras ou usinas. Observa-se
que estes serviços podem ser mais bem caracterizados a partir da
adequada utilização dos dados fasoriais fornecidos pelas PMU,
possibilitando aos agentes modificações nas bases contratuais com
extensão aos valores pactuados de ressarcimento financeiro.
As atividades relacionadas a serviços ancilares envolvem a negociação
dos Contratos de Prestação de Serviços Ancilares (CPSA) entre o ONS e os
agentes provedores de suporte de energia reativa através de unidades
geradoras comutáveis para compensadores síncronos, por se tratar de um
serviço ancilar remunerado através de Tarifa de Serviço Ancilar (TSA),
estipulada anualmente pela ANEEL.
Essa tarifa possivelmente será foco de impactos gerados pelas
modificações de garantia efetiva de disponibilização de reativo através de
melhorias implementadas com a utilização de fasores sincronizados.
65
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Na apuração destes serviços, cabe ao ONS informar à CCEE os
montantes de energia reativa de unidades geradoras comutáveis para
compensadores síncronos solicitados aos agentes prestadores do serviço
ancilar e os períodos de utilização. Também cabe ao ONS informar à ANEEL
os períodos em que o agente solicitou a manutenção de unidades geradoras
que prestavam o serviço ancilar de reserva de prontidão e os motivos das
solicitações. Verifica-se que existe um processo formal que, através de
modificações no sistema de medições e condições de reforço e garantia de
fornecimento alterados, possibilitam a tangência aos pontos ótimos de receita
de operação e disponibilização de reativos aos agentes envolvidos.
Vários
são
os
produtos
formalizados
por
essa
macrofunção,
evidenciando-se de forma ampla as condições necessárias para o
gerenciamento de dados e informações que possam ser desdobradas em
itens de acompanhamento estatístico, comprobatórios de atendimento a
limites contratuais e percentuais financeiros devidos.
4.8 Macrofunção Elaboração do Plano de Ampliações e
Reforços
As condições que garantem a segurança operativa do SIN são definidas a
partir desta macrofunção.
Pode-se verificar diante desta constatação que as informações de SMFS
como fatores de aumento da segurança operacional do sistema
proporcionam impacto imediato nas tratativas de desenvolvimento para a
execução de tais atividades.
O objetivo desta macrofunção é de determinar as ampliações e os
reforços na rede básica e em outras instalações de transmissão necessários
para garantir que a operação futura do SIN ocorra de acordo com os padrões
de desempenho estabelecidos.
66
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
A Figura 4.7 [ONS-09] ilustra as principais interações relativas à
macrofunção Elaboração do Plano de Ampliações e Reforços.
Figura 4.7 – Macrofunção Elaboração do Plano de Ampliações e Reforços [ONS-09]
Para a determinação das ampliações e reforços, os estudos são
desenvolvidos com base no plano de expansão de longo prazo, elaborado pela
Empresa de Pesquisa Energética (EPE) e nas proposições de expansão dos
agentes. Para a execução destes estudos é necessário que se observem os
seguintes aspectos:
a) a análise do contexto de oferta (geração e importação) e de carga (mercado e
exportação) sinalizados pelos agentes;
b) a verificação das solicitações de acesso;
c) a verificação dos instrumentos contratuais referentes ao uso e à conexão ao
sistema de transmissão, à autorização e à concessão para produção e à autorização
para importação e exportação de energia;
d) a análise das informações referentes à operação, bem como ao planejamento e
programação da operação elétrica e energética;
67
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
e) observância às recomendações decorrentes da análise e gerência dos indicadores
de desempenho da rede, conforme padrões pré-estabelecidos;
f) ampliações e reforços estabelecidos pelo Poder Concedente para atender a políticas
definidas pelo governo federal.
Observa-se que as ampliações e os reforços são propostos com base em:
a) estudos de avaliação do desempenho elétrico da rede de simulação em regime
permanente e em frequência industrial em estudos de confiabilidade.
A introdução de tecnologia fasorial possibilita se avaliar melhor o desempenho
da rede, pois a estimação de estados é melhorada. A confiabilidade se torna
mais expressiva com a sincronicidade dos dados sistêmicos.
b) estudos das interligações inter-regionais e internacionais.
Os estudos a partir da disponibilização de dados de PMU possibilitam verificar
melhor as margens operativas, resultando em potencial alívio de congestão do
fluxo de transmissão no sistema. O aumento do limite de transmissão pode
chegar a 20% [KEMA-07]. Desta forma se aumentaria o índice de utilização das
instalações existentes de transmissão, o que por sua vez retardaria a
necessidade de se construir novas linhas para acomodar o crescimento da
carga.
c) estudos de dimensionamento da compensação de energia reativa.
Esta compensação estruturada em alterações na base dos limites operativos das
cargas possibilita aumento da margem de transmissão e ganhos operacionais
através da utilização de SMFS.
Determina-se o horizonte dos estudos em 4 anos, compreendendo o
período entre o 1° e o 4° ano à frente do ano de en caminhamento dos estudos,
estabelecendo-se a antecedência necessária para viabilizar a entrada em
operação das obras nas datas previstas.
68
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Pode-se verificar que os ganhos esperados com a implantação de SMFS
no SIN reafirmam as ações identificadas como necessárias para garantir
que a operação futura do SIN ocorra de acordo com os padrões de
desempenho estabelecidos nos Procedimentos de Rede, ou seja:
a) estabelecer a garantia das melhores condições operacionais futuras ao menor
custo. Melhores condições passam por melhores métodos e tecnologias,
situação que remete à utilização de SMFS.
b) atendimento de forma a preservar a segurança e o desempenho da rede.
Situações que também remetem à introdução de SMFS no SIN, como já
analisado.
c)
implementar
e
promover
a
otimização
da
operação
do
sistema
eletroenergético com menor custo para o sistema. A implantação de SMFS
objetiva essa otimização, que consequentemente, altera os padrões econômicos
e financeiros vinculados.
d) de acordo com um princípio de igualdade, permitir o acesso de todos os
interessados na integração ao SIN. Com melhores perspectivas de ganhos e de
desenvolvimento para os agentes, que de forma indireta, permite-lhe uma visão
melhor dos impactos nos seus custos e receitas, a partir do emprego de
tecnologia de SMFS.
Esta macrofunção é executada anualmente, sendo que o Plano de
Ampliações e Reforços na Rede Básica (PAR) e a PAR-DIT são encaminhados
ao Poder Concedente, conforme legislação vigente.
4.9
Macrofunção
Eletroenergética
Planejamento
da
Operação
Nesta macrofunção são desenvolvidas ações que visam a estabelecer a
forma pela qual os recursos de geração e transmissão de energia são
integrados de maneira a assegurar o atendimento ao mercado consumidor com
69
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
segurança, economicidade e qualidade. Além disto, espera-se a maximização
da segurança do suprimento às cargas e a minimização dos custos operativos.
Neste sentido, com tais quesitos considerados primordiais, a instalação de
SMFS no SIN deve se estruturar para que encontre o ponto de
favorabilidade entre os custos de implementação de tais sistemas e os
ganhos que lhe são esperados.
Pode-se observar que essa macrofunção compreende principalmente as
interações entre as funções relativas à análise energética e elétrica.
Muitas são as variáveis envolvidas para se possibilitar a compatibilização
da segurança elétrica e energética com a otimização econômica da
operação. Estas variáveis são relativas a fontes de produção de energia
hidráulica e térmica, a elementos da malha de transmissão e a restrições
de
natureza
diversa.
Com
relação
a
estas
últimas,
verifica-se
principalmente que a geração térmica mínima e as limitações no
intercâmbio entre subsistemas e/ou intra subsistemas sofrerão impactos
consideráveis a partir do momento em que as margens operativas ficarem
mais bem definidas, situação em que a tomada de decisões se torna mais
acertada com a implementação de PMU no sistema.
Para a realização dos estudos elétricos e energéticos dessa macrofunção,
baliza-se em critérios de otimização, segurança e continuidade energética.
Estes
estudos
abrangem
diferentes
horizontes,
plurianual,
anual
e
quadrimestral, constituindo-se a partir de insumos principais relacionados à
carga e à hidrologia.
As questões relativas à carga são importantíssimas para a implementação
de SMFS, pois se constituem em parâmetro a ser medido conforme
impacto econômico-financeiro além de delimitar áreas de necessidade de
manutenções de forma a garantir confiabilidade.
70
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
A Figura 4.8 [ONS-09] ilustra as principais interações relativas à
macrofunção Planejamento da Operação Eletroenergética, evidenciando o seu
fluxo de processos interno e externo.
Figura 4.8 – Macrofunção Planejamento da Operação Eletroenergética [ONS-09]
O planejamento energético produz análises e diretrizes que visam a obter
otimização e segurança energética, a partir do gerenciamento dos recursos
hidrelétricos e termelétricos, para que se obtenha o melhor proveito dos
recursos hídricos do SIN e da capacidade de transferência de energia entre
bacias, através da malha de transmissão.
Esta transferência entre bacias possibilita equilibrar as diversas condições
de operalização sistêmica que, com a implementação de SMFS, será
melhor ajustada, maximizando-se as taxas de transmissão a partir de uma
mesma estrutura física disponível.
71
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Para essa macrofunção, os estudos de planejamento da operação
energética abrangem um horizonte de análise de até 5 anos, com
detalhamento em base mensal.
Outra
situação
importante
a
ser
considerada
positiva
para
a
implementação de SMFS refere-se aos estudos do planejamento
energético, com base nos resultados fornecidos pelos modelos de
otimização e simulação da operação do sistema.
Nestes modelos são avaliados os riscos de não atendimento à carga de
energia e demanda, o valor esperado dos déficits de energia, o valor esperado
de geração térmica, as estimativas de intercâmbios entre regiões, as
estimativas de evolução dos custos marginais de operação, as estimativas para
intercâmbios internacionais, a evolução dos níveis de armazenamento e os
impactos de alterações nas premissas consideradas sobre as condições de
atendimento.
Em todas estas avaliações, a apropriação de fasores sincronizados aliada
à construção de ferramentas de verificação que ajustem as margens de
ganho operativo, bem como os limites ótimos de operação, possibilita
aumentar a confiabilidade através da plena garantia às condições
inicialmente planejadas.
No caso do planejamento da operação elétrica, as análises são realizadas
em relação ao comportamento da rede elétrica em horizontes de médio prazo e
curto prazo. Com o objetivo de se chegar ao menor custo de operação possível
a partir dos recursos disponíveis, esses estudos são realizados considerando a
dinâmica da evolução do sistema, as diferentes condições de carga, geração e
configuração da rede básica, e cujos resultados subsidiam as funções de
programação da operação eletroenergética e pré-operação para elaboração de
procedimentos operativos.
Não se pode deixar de contextualizar tais condições quando do impacto
com as questões de segurança operativa. Nesse sentido, a utilização de
72
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
ferramentas que sejam eficientes na formatação destes objetivos, aliando
a necessidade de eficiência sistêmica dos recursos disponíveis com a
operação confiável, torna-se evidente a perspectiva de aplicabilidade de
SMFS em todos os processos do SIN. A utilização de valores fasoriais
das grandezas elétricas, disponibilizados de maneira a serem tratados de
acordo com as diversas demandas dos processos possibilita além dos
ganhos firmados com a eficácia, uma realimentação dos processos
configurando-se em uma base de dados relacional através de ferramentas
do tipo Data Mining (mineração de dados) para a pesquisa das
correlações desses dados.
Em relação aos resultados dos estudos de planejamento da operação
elétrica de médio prazo destacam-se:
a) as condições operativas esperadas para o SIN;
Utilizando-se de históricos de medições sistêmicas com dados sincronizados,
esta condição esperada configura-se em um perfil mais amplo através da
consistência de dados para a configuração de modelos mais confiáveis.
b) os benefícios das novas obras na operação do sistema, com indicação de
providências para antecipar obras e para contornar eventuais atrasos de cronogramas;
A percepção das providências a serem tomadas é de imensa contribuição para o
acerto de cronogramas. Neste sentido, o uso de tecnologia de SMFS contribui
para o melhor encaminhamento dos processos envolvidos, pois possibilita
integrar informações em mesma base de tempo, em volume suficiente para
atender
perspectivas
verificadas
por
análises
estatísticas,
bem
como
correlacionar informações de forma particularizada.
c) definição de ações para solucionar os problemas identificados no horizonte do
estudo, por meio de procedimentos operativos especiais ou da indicação da
necessidade de revisão ou instalação de novos Sistemas Especiais de Proteção
(SEP).
Percebe-se que a utilização de SMFS possibilita enormes opções sob o ponto de
vista da formatação das informações através da escolha dos aplicativos que
serão úteis para a realização dos estudos de planejamento. No contexto de
73
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
novos Sistemas Especiais de Proteção verifica-se que diante da mudança da
visibilidade do sistema, com aumento dos limites de transmissão através da
utilização de SMFS, várias mudanças se tornam necessárias de forma a se
adaptarem esses sistemas às novas situações previstas.
Em relação às diretrizes para a operação elétrica com horizonte
quadrimestral apresentam-se como principais resultados:
a) os procedimentos operativos para controle de tensão e de carregamento de linhas
de transmissão e equipamentos;
A partir da melhoria do estimador de estados através da entrada de SMFS,
ajustes serão implementados numa ampla verificação nas faixas operativas de
tensões de barras, com extensão às avaliações de capacidade operativa de
linhas de transmissão e outros equipamentos.
b) os valores limites de transmissão nas interligações inter-regionais;
Como já foi mencionado, pode-se chegar a 20% de ganhos de transmissão
segundo [KEMA-07].
c) os valores de geração térmica mínima para atendimento à carga, segundo os
padrões e critérios estabelecidos nos Procedimento de Rede.
Percebe-se melhoria na precisão, para que se determine a necessidade de
geração térmica através de implantação de SMFS. Devido aos custos elevados
para o despacho de usinas térmicas, pode-se representar tal mudança como
ganho financeiro.
Verifica-se que os estudos de proteção e controle realizam-se no âmbito
desta macrofunção, a partir de uma configuração definida para a rede básica.
Como objetivos destes estudos ressaltam-se a verificação do desempenho de
proteção do sistema elétrico, a indicação de medidas corretivas, o
estabelecimento de ajustes, a coordenação das proteções e a gerência dos
sistemas de proteção.
74
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Certamente o desempenho do sistema de proteção se altera com a
implementação de ferramentas ajustadas aos SMFS, devido às novas
condições de informações acessíveis aos dispositivos de proteção, bem
como a facilidade de implementações na localização de pontos de falta
com melhoria de seletividade no sistema. O estabelecimento de ajustes
será impactado devido às modificações visualizadas pelos SMFS,
trazendo como consequência impactos na coordenação das proteções.
Com relação à função proteção e controle são desenvolvidas as
atividades diretamente ligadas à segurança elétrica do SIN. Neste sentido
ressalta-se:
a) Avaliar o desempenho dos sistemas de proteção, por meio da apuração das
estatísticas de operação dos relés e sistemas de proteção do SIN. Este processo visa
à realização de cálculos de indicadores para a avaliação do desempenho e de
identificação de ações para a melhoria do desempenho;
A implementação de SMFS vai alterar o desempenho destes sistemas de
proteção, ocasionando melhoria nas estatísticas vinculadas e nos indicadores de
controle, de acordo com as premissas mínimas de observabilidade e
disponibilização de ferramentas específicas para estas finalidades.
b) Realizar estudos de curto-circuito para a manutenção da base de dados de
parâmetros de curto-circuito do SIN e de seus respectivos diagramas de impedância.
Este processo visa subsidiar a realização dos ajustes e a coordenação da proteção, as
análises de perturbação, a verificação da capacidade de interrupção simétrica de
disjuntores, no horizonte do PAR, e a avaliação de suportabilidade de outros
componentes do SIN;
Verifica-se que também nestes processos haverá benefícios pelo emprego da
tecnologia de SMFS, pois diante das informações mais precisas das grandezas
elétricas disponibilizadas, por consequência, alteram-se os produtos derivados
destas informações.
c) A concepção, implantação e parametrização dos SEP. A análise da necessidade de
implantação de novos SEP ou a revisão dos existentes é definida nesta macrofunção.
Como objetivo destas análises verifica-se a necessidade de se permitir maior
75
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
utilização dos sistemas de geração, transmissão e distribuição, de prover o aumento
da confiabilidade da operação do SIN e de minimização do impacto de perturbações;
Pode-se conceber que esses objetivos são potencialmente atendidos através da
implantação de SMFS, pois quando se possui ferramentas que fornecem
informações preventivas em relação aos graus de estabilidade e que traduzem
melhor as condições de fluxo de ativos e reativos sistêmicos, o grau de
confiabilidade aumenta, e consequentemente melhora o desempenho desse
sistema.
d) Implantação de diagnóstico dos sistemas de proteção e controle das instalações,
com análise do atendimento a requisitos técnicos. Este processo visa propor medidas
que assegurem o nível de segurança requisitado para as instalações do SIN;
Como mencionado anteriormente, se os requisitos técnicos mudam quando da
aplicação de SMFS no SIN, o referido diagnóstico também irá se modificar, com
impactos em toda a cadeia de análises subsequentes.
e) Procedimentos para a transferência dos registros provenientes de registradores de
perturbações de curta duração instalados nas subestações e usinas dos agentes, para
subsidiar a macrofunção Análise de Ocorrências e Perturbações. São estabelecidos
também os procedimentos para a implantação de sistemas de registro de
perturbações de longa duração, de forma a permitir a análise do desempenho
dinâmico do SIN;
Esses registros estão incluídos nos projetos atualmente em execução pelo ONS
no formato de grandezas fasoriais aquisitados por PMU instaladas em estações
dos agentes.
f) Análises, estudos e definição dos ajustes e coordenação das proteções de caráter
sistêmico, a partir de resultados obtidos na macrofunção Estudos Pré-operacionais e
de Planejamento Elétrico;
Mencionadas anteriormente as modificações esperadas nos processos de
ajustes de proteções e sua devida coordenação.
g) Estudos e análise detalhada dos aspectos de proteção envolvidos numa
intervenção em instalação estratégica do SIN. Este processo tem por objetivo
estabelecer as medidas necessárias para minimizar, durante a execução dos serviços,
riscos e consequências de desligamentos de um ou mais componentes.
76
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Quando da necessidade de realização de intervenções no SIN, os agentes
solicitam permissão para atendimento de suas demandas de manutenção,
dentre outras, com registro de Sistema de Gerenciamento de Intervenções (SGI)
cadastrado no ONS. Na oportunidade o ONS realiza estudos para detecção de
impactos provenientes desta solicitação de forma a preparar o sistema para essa
intervenção. Deste modo, os SMFS com a gama de utilidades possíveis de
aplicação
de
suas
ferramentas,
contribuem
de
forma
impactante
na
determinação e verificação de condições que possibilitem a realização desses
trabalhos.
Verifica-se que a integridade do SIN envolve a concepção de medidas
automáticas cuja implantação depende fundamentalmente do envolvimento dos
agentes. Essas medidas devem ser baseadas, preferencialmente, em ações de
controle sistêmico que levam em conta a resposta dinâmica da rede elétrica e,
em casos específicos, complementadas por ações de proteção que envolvem
proteções sistêmicas e SEP.
Tanto as ações de controle sistêmico pela resposta dinâmica da rede
elétrica quanto às ações de proteção envolvidas são fortemente afetadas
pela introdução de SMFS no SIN. Os benefícios alcançados por essa
modificação trazem ganho operacional e melhoria de confiabilidade.
Do ponto de vista da segurança elétrica, o ONS efetua análises com o
propósito de estabelecer medidas para evitar ou minimizar a frequência de
ocorrência de grandes perturbações, para evitar a propagação de grandes
perturbações e para reduzir o tempo de restabelecimento do sistema após
grandes perturbações.
De acordo com o conjunto de aplicações esperadas para atendimento aos
SMFS no SIN, verifica-se que as demandas elencadas nas análises do
ONS se configuram em situações de ganho operativo na medida em que
estas aplicações possam ser utilizadas com os propósitos mencionados.
As referidas análises se baseiam em estudos elétricos realizados em
intervalos de tempo distintos, ao longo de toda a cadeia de macrofunções.
77
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Através desses estudos abrangem-se a dinâmica eletromecânica, transitórios
eletromagnéticos,
estabilidade
de
tensão,
ressonância
e
oscilações
subsíncronas, regulação secundária, estabilidade estática, além de outros
voltados para aspectos particulares do desempenho elétrico.
Pode-se dizer que para todos esses estudos técnicos de interesses
sistêmicos existem ferramentas envolvendo aplicabilidades de SMFS em
desenvolvimento e algumas já implantadas em centros de operações de
todo o mundo.
O ONS determina ações voltadas para a prevenção de situações de risco
potencial de interrupção de suprimento visando garantir a segurança elétrica
operativa do SIN. Neste sentido adota medidas para evitar a ocorrência ou a
propagação dos desligamentos intempestivos de equipamentos, ou em caso de
incidência de perturbações, para agilizar o restabelecimento de cargas
interrompidas.
Existem ferramentas disponibilizadas a partir de SMFS que permitem
visualizar as condições dinâmicas do sistema, determinando áreas de
risco de operação e tendências de instabilidade de tensões e possíveis
desligamentos de cargas.
Desta maneira, objetiva-se aumentar a capacidade do SIN em suportar
contingências com grau de severidade superior ao que se levou em conta
no planejamento da expansão do sistema. Essa meta de se suportar
contingências
superiores
às
previstas
insere-se
no
contexto
da
aplicabilidade de SMFS, pois existe ganho operativo ao longo do tempo,
que a partir de um histórico de medidas fasoriais adequado e da aquisição
contínua em tempo real, possibilita que novas tratativas sejam
estabelecidas atualizando-se situações anteriores de planejamento.
Em relação às análises desenvolvidas para os procedimentos relativos ao
reforço da segurança operacional elétrica evidenciam-se:
78
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
a) os estudos de avaliação do desempenho de novas instalações da rede de operação
e do seu impacto sobre a segurança do SIN;
Situação comentada quando do estudo de acesso e acompanhamento operativo.
A introdução de SMFS possibilita análise eficiente individualizada através das
apurações verificadas ao longo do tempo dos dados fasoriais.
b) o acompanhamento do comissionamento de novas instalações da rede de
operação, quando da realização de ensaios com repercussão sistêmica;
Processo importantíssimo na prática, pois estabelece as condições iniciais de
funcionamento da Estação. Caso não sejam verificadas de perto todas as
situações de conferência e testes relativos a equipamentos e instalações,
podem-se ocasionar desligamentos por falhas de ajustes de proteção, erros de
fiação, parametrizações de dispositivos, dentre outras. Pode haver impacto
posterior na Parcela Variável com perda de receita pela transmissora. Assim,
verifica-se que a melhoria da confiabilidade dos dados apurados nos SMFS
diminui os riscos de perda de receita da transmissora.
c) refere-se à avaliação da necessidade de reajustes nos controladores automáticos
dos equipamentos do sistema elétrico;
Reajustes requerem informações confiáveis, que por sua vez demandam de
controles mais apurados, situações previsíveis da utilização de SMFS.
d) a realização de análises técnicas com foco na utilização dos requisitos de sistema
relativos aos serviços ancilares para novas usinas ou para usinas em operação que
demandem esses serviços;
A partir da aquisição das grandezas elétricas por meio das PMU verifica-se que
a composição de reativos necessária para o pleno atendimento às demandas
sistêmicas, bem como em sua fase de aferição contábil, merecedora de
ressarcimento financeiro, torna-se de primordial benefício o uso da tecnologia de
SMFS.
e) o estabelecimento de procedimentos e medidas que abreviem o restabelecimento
das cargas depois de perturbações;
79
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
O conhecimento da situação momentânea de todo o sistema através da
sincronização do tempo permite que se verifiquem mais rapidamente as
condições envolvidas, proporcionando manobras eficientes de transferências de
carga e minimizações de cortes de carga.
f) a quantificação e a alocação da reserva de potência operativa do sistema;
Situação também que tende a ter mudanças positivas com a implementação de
SMFS pelo fato da medição fasorial contemplar valores ajustados de potência
que podem ser utilizados para os cálculos desta reserva, diminuindo-se as faixas
conflitantes de erros e justificando-se condições mais reais dos valores
estipulados para essa reserva e na definição dos locais de sua alocação.
g) a avaliação do desempenho e a identificação das melhores estratégias de controle
carga-frequência.
Evidenciam-se ganhos operacionais com a implementação de SMFS de acordo
com a aquisição de fasores de frequência pelas PMU instaladas, verificando-se a
otimização sistêmica através do equilíbrio apurado nas tratativas entre a carga e
a frequência.
4.10 Macrofunção
Eletroenergética
Nesta
macrofunção
são
Programação
desenvolvidas
da
atividades
Operação
que
visam
a
estabelecer, para os agentes, a programação da operação elétrica e energética
nos horizontes mensal e diário. Além disto, propõe a definir os programas de
geração hidráulica e térmica, os intercâmbios de energia e demanda, bem
como as diretrizes para a operação eletroenergética do período a ser
programado. Verifica-se que o aproveitamento dos recursos disponíveis na
operação do SIN constitui para os agentes, em seu âmbito de interesse, e para
o ONS, em sua visão sistêmica, em fator de máximo interesse tanto para o
melhor equilíbrio entre demandas e cargas regionais quanto para o que isto
representa em relação aos impactos econômicos e financeiros.
80
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
A Figura 4.9 ilustra as principais interações relativas à macrofunção da
Programação
da
Operação
Eletroenergética,
evidenciando-se
suas
dependências.
Figura 4.9 – Macrofunção Programação da Operação Eletroenergética [ONS-09]
Existe uma inter-relação forte entre a macrofunção Programação da
Operação Eletroenergética e a macrofunção Operação do Sistema, pois a
programação da operação para o dia seguinte é um importante dado de
entrada para a pré-operação do sistema, realizada num período de tempo
imediatamente anterior à operação em tempo real. Essa relação é expressa
através da bilateralidade de seus fluxos.
Através desta macrofunção elabora-se o produto Programa Mensal de
Operação (PMO) que define as diretrizes energéticas de curto prazo e
assegura a otimização dos recursos de geração disponíveis, utilizando as
análises obtidas no âmbito da macrofunção Planejamento da Operação
também impactada pela implantação dos SMFS, como visto. O PMO é
verificado semanalmente, em função das atualizações das previsões de carga,
81
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
das vazões afluentes e da disponibilidade dos equipamentos de geração e
transmissão. Para a elaboração do PMO, o ONS verifica as melhores
alternativas para atendimento às cargas com maior eficiência e menor custo. A
partir das informações de indisponibilidade de equipamentos no SIN,
modificam-se as topologias de configuração da rede que impactam nas
escolhas de otimização do sistema.
Do outro lado, a disponibilidade dos ativos de geração e transmissão é de
grande interesse por parte dos agentes, pois representam o foco de suas
receitas financeiras. A grande expectativa dos agentes é com relação aos
seus ganhos a partir da introdução de SMFS no sistema. Neste contexto,
apresentam-se no capítulo 5, considerações importantes com esse foco.
Pode-se dizer que a busca em se predizer ganhos por parte dos agentes
em relação aos SMFS compreende uma estruturação de objetivos e uma
formalização de metodologias, que, no momento, apresentam-se neste
trabalho.
A programação diária eletroenergética é constituída pelas políticas e
diretrizes constantes no PMO e pelos estudos elétricos mensais. Nessa
programação são implementadas a atualização das variáveis básicas
adotadas,
tais
como
carga,
vazões
afluentes
aos
reservatórios
e
disponibilidade das instalações de geração e transmissão. Os estudos elétricos
compreendem as análises que verificam a configuração do sistema de forma a
garantir sua eficiência operativa.
Observa-se que o conhecimento das múltiplas variáveis do sistema, de
forma a verificar suas inter-relações, bem como os reflexos de alterações
de suas configurações são de extrema importância. As ferramentas de
aplicação conhecidas, que hoje fazem parte dos SMFS (item 3.2.3),
constituem-se em meio eficaz de racionalizar as ações necessárias ao
funcionamento do sistema, proporcionando economia e ganho de tempo,
além da segurança agregada.
82
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Para se ter uma ideia da importância da programação diária da operação
eletroenergética, ela define os despachos de geração e os intercâmbios, bem
como a programação de intervenções, a qual ajusta as solicitações de
intervenções feitas pelos agentes às condições operativas do sistema.
Neste foco, observa-se o valor dos SMFS, pois possibilitam atualizações
dinâmicas do estado do sistema, além de proporcionar estudos mais
eficientes para a execução de intervenções e na determinação das
condições de fluxo nos intercâmbios.
No caso das diretrizes para liberação de intervenções no sistema, elas
objetivam a compatibilização das diferentes solicitações dos agentes,
estabelecendo as prioridades para as intervenções.
A utilização de SMFS permite melhor visualização do cenário eletroenergético do sistema proporcionando melhores alternativas nas análises
que envolvem essas compatibilizações e priorizações para intervenções.
Desta forma, as propostas de se garantir a integridade dos equipamentos
e minimizar os riscos para o sistema, a fim de manter a continuidade do
atendimento aos usuários e a confiabilidade do SIN são melhores
atendidas.
Para a elaboração da programação de intervenções, utilizam-se como
subsídio as diretrizes dos estudos de planejamento e programação da
operação eletroenergética.
O inter-relacionamento entre esses processos nos permite verificar a
abrangência que a introdução de SMFS pode apresentar em um contexto
sequencial. No entanto, os ganhos que se esperam efetivamente da
aplicação desta tecnologia se contrastam com as dificuldades de se
visualizar ponto a ponto todas essas mudanças.
Através do desenvolvimento desta macrofunção, obtém-se um informativo
utilizado para a formação do preço da CCEE. Neste documento inserem-se os
83
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
custos variáveis, os despachos relacionados à inflexibilidade e as razões
elétricas das usinas térmicas do SIN. Além disso, justificam-se os motivos que
determinaram os despachos em função de restrições elétricas e foram
considerados na elaboração do PMO e suas revisões.
Verifica-se desta forma que a introdução de SMFS implementa ganhos
através dos processos vinculados à essa macrofunção de forma a influir
em todas as suas etapas, inclusive na formação de preços na CCEE.
4.11 Macrofunção
Acompanhamento
Hidrometeorológica
da
Previsão
Nesta macrofunção são desenvolvidas ações relativas à geração
hidrelétrica para se obter insumos necessários para o planejamento e
programação da operação e para o planejamento da operação de controle de
cheias no âmbito dos reservatórios de aproveitamentos integrantes do SIN.
A Figura 4.10 [ONS-09] ilustra as principais interações relativas à
macrofunção Acompanhamento da Previsão Hidrometeorológica.
84
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Figura 4.10 – Macrofunção Acompanhamento da Previsão Hidrometeorológica [ONS-09]
Os insumos relativos às informações meteorológicas abrangem:
a) processos referentes à geração hidrelétrica;
b) a previsão de carga;
c) a avaliação das condições de segurança na rede de transmissão.
Pode-se verificar neste caso a forte interdependência desta macrofunção
com as de Planejamento da Operação, Programação da Operação e a de
Operação. Analisando-se esse fato observa-se que existe um grande
impacto previsto para essas macrofunções com relação à utilização de
SMFS, principalmente com relação à de Operação. Neste sentido o fluxo
destas interdependências nos remete às modificações estruturais nestes
processos, implantadas de forma gradativa, da mesma forma que os
SMFS, e que vão sustentar diversas ferramentas de aplicabilidade em
todos eles.
85
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Os estudos de hidrologia e meteorologia em relação a essa macrofunção
compreendem:
a) o acompanhamento, a análise e o tratamento de dados hidroenergéticos por meio
dos quais são obtidas e atualizadas as afluências e os armazenamentos nos
aproveitamentos e subsistemas do SIN;
Tudo no sistema se relaciona, os dados hidroenergéticos e os dados elétricos
são fatores de sensibilidade e probabilidades que devem se constituir, após
tratamento, em condicionantes à melhoria das premissas de equilíbrio entre
geração e consumo. No aproveitamento de tais relacionamentos, inserem-se as
tratativas de otimizações sistêmicas através da utilização de dados elétricos de
forma fasorial e sincronizada.
b) a previsão e a geração de cenários de afluências para os horizontes dos estudos de
planejamento e programação da operação;
Correlacionam-se afluências às condições sistêmicas do restante do sistema,
sua interface geradora com sua interface transmissora com previsibilidade de
atendimento ótimo às cargas planejadas. Situação de plena condição de
impactos positivos da tecnologia SMFS, pois entrelaça ações em contexto de
diversos processos.
c) o acompanhamento e a previsão meteorológica;
Fatores climáticos interferem nas previsões e demandas das cargas, que por sua
vez, interferem na dinâmica operativa do sistema, que por sua vez, influem na
contabilização de ganhos econômicos e financeiros.
d) o planejamento da operação de controle de cheias. Os estudos referentes ao
controle de cheias, além de fornecerem os insumos necessários ao planejamento e
programação da operação, resultam em planos que estabelecem os recursos físicos e
as medidas técnicas necessárias à operação desses controles. Mais uma vez verificase um forte engajamento entre situações específicas desta macrofunção, como o
controle de cheias, por exemplo, com as macrofunções de planejamento e
programação.
86
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Assim, pode-se, em complemento, estabelecer paralelos entre o controle de
cheias e ações de programação sistêmica juntamente com os estudos que se
utilizarão de dados fasoriais de forma a estruturar as melhores alternativas para
se planejar o desempenho do SIN.
Além dos aspectos enfatizados até o presente momento, abrangem-se
nesta macrofunção as ações para atualização de dados técnicos e de
restrições hidráulicas de aproveitamentos hidrelétricos. Elas correspondem às
características físicas desses aproveitamentos e às suas condições de
operação e levam em consideração o uso múltiplo da água e as restrições de
natureza ambiental. As restrições hidráulicas podem se configurar em
restrições elétricas que impactam as programações tanto de intervenções
sistêmicas quanto de alternativas para suprimento de fornecimento energético
às cargas.
Situações em que a utilização de SMFS pode respaldar ações de controle
e segurança energética.
4.12 Macrofunção Consolidação da Previsão de Carga
Os principais objetivos da consolidação das previsões de carga elaborada
pelo ONS são:
a) fornecer os insumos relativos à previsão dos dados e informações de carga
da rede de simulação, no horizonte dos estudos de planejamento e
programação da operação eletroenergética e dos estudos de ampliações e
reforços da rede de básica e DIT. Observando-se de outro ângulo, a
determinação das previsões de carga consiste na preparação de todo um
sistema de forma a possibilitar o seu atendimento dentro dos limites previstos
de qualidade e segurança.
Verifica-se que existe correlação direta entre o conteúdo destes estudos que
abordam o equilíbrio entre geração e carga, bem como as tratativas conjuntas de
preparação deste sistema. No universo das previsões de médio e longo prazo,
87
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
ajustam-se para ambientes futuros toda a solicitação de investimentos para
viabilizar o atendimento dos impactos gerados pelo crescimento da demanda de
consumo. De acordo com a informação já mencionada de que a utilização de
SMFS pode aumentar a capacidade de transmissão em até 20%[KEMA -07],
visualiza-se que na previsibilidade de obras para o sistema, as considerações de
previsões e de utilização desta tecnologia devem ser cuidadosamente avaliadas
para a definição dos montantes de reforços e melhorias futuras. Um impacto
financeiro que deve ser levado em consideração no planejamento das alterações
na estrutura sistêmica.
b) minimizar os desvios e garantir a qualidade das previsões, com foco na
segurança do SIN.
A minimização de desvios pode ser o grande diferencial na implantação de
SMFS. Em amplo sentido pode-se considerar que a robustez do SIN vai
melhorar a partir da integração desta nova tecnologia, a partir da melhor
visibilidade da condição real do sistema juntamente com as novas condições de
observabilidade utilizadas.
Nessa macrofunção, após o recebimento dos dados e informações de
previsões de carga elaboradas pelos agentes, o ONS realiza a análise crítica e
comparativa desses dados, previstos e verificados por meio de procedimentos
e ferramentas específicas elaboradas para este fim. É um processo interativo e
conclusivo com os agentes, em que os questionamentos resultantes das
análises do ONS podem ser resolvidos possibilitando, quando apurado e
devidamente analisado, a revisão dos valores informados.
Verifica-se que o agente é o responsável pela previsão de sua carga,
elaborada de forma global ou por barramentos da rede de simulação. Neste
sentido, para cada tipo de agente (distribuição, transmissão, geração,
consumidores livres, autoprodutores e produtores independentes), a carga
prevista é definida segundo sua composição estrutural, levando-se em conta a
carga global e por barramento.
88
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Para a elaboração da previsão de carga dos subsistemas e áreas
geoelétricas, o ONS se baseia nas previsões de carga dos agentes, nas perdas
da rede básica e nas perdas do sistema de transmissão de Itaipu. Além disto,
estabelece critérios para consistir de forma mais adequada os estudos de
planejamento e programação da operação eletroenergética. Observa-se que as
previsões podem ser ajustadas em função das variáveis de influências
econômicas ou climáticas, do atraso ou antecipação da entrada de obras ou de
carga, do racionamento, da interligação de sistemas isolados e de quaisquer
outras variáveis que o ONS, em conjunto com os agentes, julgar relevantes.
Observa-se que o emprego de tecnologia de medição fasorial
sincronizada no SIN, através da aquisição de medidas elétricas de
formação base para a operacionalização de vários processos, contribuirá
de forma impactante nas previsões de carga no curto, médio e longo
prazo. Na construção destas previsões pode-se identificar o grande
número de variáveis que podem influir na determinação dos montantes de
carga previstos no planejamento de forma a serem plenamente atendidos
do ponto de vista energético em cenário futuro.
Estas variáveis, em muitos dos casos se relacionam também com as
variáveis medidas pelos sistemas sincronizados. Um bom exemplo é a
temperatura. Suas variações, para mais ou para menos, impactam nos
valores de potência fornecidos às cargas ligadas do sistema, grandeza
derivada de fasores de tensão e corrente provenientes de PMU
instaladas.
A Figura 4.11 [ONS-09] ilustra as principais interações relativas à
macrofunção Consolidação da Previsão de Carga.
89
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Figura 4.11 – Macrofunção Consolidação da Previsão de Carga [ONS-09]
O ONS estabelece metodologia para apuração dos desvios ocasionados
entre as previsões realizadas pelos agentes e os valores reais identificados
diariamente. Para assim proceder, realiza o acompanhamento sistemático da
qualidade das previsões encaminhadas pelos agentes e o cumprimento de
prazos para a entrega destas previsões. Quando da identificação de desvios
significativos
ou
sistemáticos
em
relação
aos
valores
verificados,
caracterizados por meio de procedimentos de identificação de nãoconformidades, verifica-se uma necessidade de compartilhamento de métodos
que levem à melhoria das previsões e à consequente minimização desses
desvios por parte dos agentes.
Neste sentido, como mencionado, vai haver diminuição de desvios pela
implantação de SMFS, que somado a novas metodologias e reciclagens
dos analistas de previsão de cargas dos agentes, possibilitarão um melhor
90
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
desempenho neste processo. No COS-CEMIG atualmente são elaboradas
previsões de curtíssimo prazo.
4.13 Macrofunção Operação do Sistema
A macrofunção Operação do Sistema pode ser subdividida em funções
agrupadas com base no aspecto temporal: pré-operação, operação em tempo
real e pós-operação. A função normatização, também pertencente a essa
macrofunção, é realizada sem vínculo temporal definido. Esta função também é
conhecida no COS-CEMIG como Procedimentos Operativos e embora seja
atemporal neste fluxo, neste Centro considera-se como uma função de préoperação.
No fluxo de processos do COS-CEMIG observa-se que existe uma
interligação direta entre a Pré-Operação e a Pós-Operação além do fluxo
apresentado nesta macrofunção. Observa-se pelo fluxo apresentado que
insumos são fornecidos por outras macrofunções de forma a se ter subsídios
que se convertem em entradas do processo Operação do Sistema.
As ações empreendidas no desenvolvimento da macrofunção Operação
do Sistema, apresentadas na Figura 4.12 [ONS-09], baseiam-se em
responsabilidades, diretrizes, premissas e critérios estabelecidos no Módulo 10
dos Procedimentos de Rede.
91
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Figura 4.12 – Macrofunção Operação do Sistema [ONS-09]
Percebe-se que com a mudança com que são realizadas as medidas das
grandezas no SIN, a evolução de ferramentas e aplicativos possibilita a
modificação da forma do fazer, traduzindo aos poucos, em novas
demandas antes não percebidas e de difícil visibilidade e apuração até o
momento.
Verifica-se
também
que
os
produtos
realizados
pela
Macrofunção Operação do Sistema traduzem-se em insumos valiosos
para a Programação da Operação, Avaliação da Operação e Análises de
Ocorrências e Perturbações. Da mesma forma, visualiza-se que se
existem impactos pelos SMFS nos fluxos temporais iniciais, os demais
fluxos também serão atingidos de forma a que terão seus processos
fundamentados em novas bases de dados e rotinas e que a cada dia se
constituirão em possibilidades de novos produtos, pois novos ingredientes
estão sendo fornecidos. Adequando-se os produtos da Macrofunção
Operação do Sistema derivados dos processos operacionais coordenados
pelo ONS para o caso particular do agente CEMIG (COS), podem-se
avaliar os aspectos característicos de disponibilização de informações dos
92
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
agentes em geral para o Operador, de maneira a que ele possa realizar
suas prerrogativas e feche seus ciclos internos. Nesse sentido pode-se
avaliar a influência da utilização da tecnologia SMFS com maior
propriedade.
Esperam-se modificações graduais no Programa Diário da Operação
(PDO) elaborado pela pré-operação do ONS envolvendo agentes de
geração, transmissão e distribuição através da entrada de dados de
tensão e corrente fasoriais sincronizados. Este documento proporciona a
consolidação da programação diária eletroenergética a partir das
alterações nas intervenções, inclusive nas intervenções sem desligamento
e nas intervenções solicitadas no dia anterior à sua realização, a previsão
de carga, a programação do Controle Automático de Geração-CAG e as
restrições operativas das instalações de geração e transmissão. A
melhoria da observabilidade do sistema possibilitará modificações nos
estudos elétricos, instrumentos de suporte para as avaliações de
intervenções sistêmicas com impacto direto na Parcela Variável (PV) dos
agentes de transmissão. Em relação às programações de intervenções,
tanto programadas, quanto em tempo real (urgência e emergência), a
visibilidade do sistema será maior, possibilitando confrontar estudos
prévios preliminares com as informações precisas das condições atuais
do sistema. As condições de segurança operativa serão maiores nesse
caso a partir da melhoria da observabilidade e das tendências
operacionais do momento.
No COS-CEMIG, a normatização (procedimentos operativos) que se
utiliza das diretrizes e recomendações advindas da macrofunção
Planejamento da Operação Eletroenergética como subsídio para a
elaboração de Instruções Operativas (IO) e Mensagens Operativas
(MOP), também será afetada pela utilização da tecnologia de SMFS. Os
documentos advindos da normatização do ONS em conjunto com os
documentos internos do agente CEMIG configuram base para a operação
do sistema envolvendo todo o suporte de informações para o
93
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
funcionamento dos centros de operação do ONS/agentes e COS-CEMIG,
bem como as instruções de operação necessárias não só à execução da
operação em tempo real, em condições normais e condições de
contingência, mas também à recomposição do SIN e à operação de
reservatórios. Neste sentido, a conversão expressa do sistema em dados
fasoriais proporcionará instruções mais confiáveis cujos estudos de
fomento à sua utilização também estarão alinhados à realidade mais
transparente do sistema em estudo. Restrições sistêmicas, controles de
inequações,
limites
operativos
de
linhas
de
transmissão
e
transformadores, limites de controle de faixas de tensão de barramentos,
além de melhor controle de faixas de operação para unidades geradoras,
impactarão os produtos elaborados por estas áreas nos centros de
operação. As áreas normativas terão ajustes mais eficientes nas précondições de desligamentos do sistema, com melhoria da visualização do
perfil da carga e da tensão na região a ser isolada.
No âmbito do COS-CEMIG, no novo foco de operador de instalações, a
função operação em tempo real tem por objetivo maior a disponibilização
dos ativos de transmissão ao SIN, efetuando os controles necessários à
sua área de atuação sistêmica sobre as diretrizes hierárquicas do COSRSE–Centro de Operação Regional Sudeste do ONS. Ocorrerão mudanças
nas ações de recomposição sistêmica delegada e sob coordenação do
COSR-SE, envolvendo o fechamento de linhas em anel e paralelo, no
isolamento de equipamentos, nas manobras de transferências de carga,
nos inter-relacionamentos com os outros agentes em regiões de fronteira
e entre sistemas. Se verificarão paulatinamente, após as implementações
de ferramentas de apoio às decisões de tempo real referentes aos SMFS,
ganhos de confiabilidade, ininterruptibilidade, flexibilidade sistêmica e
segurança operacional com aumento de margens de operação de
transmissão e geração. Além disto, os ganhos no conhecimento mais
exato do sistema nos momentos de desligamentos programados e
ocorrências
proporcionarão
agilidade
de restabelecimento
com o
atendimento de condições de pré-energização, impactando menores
94
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
tempos de indisponibilidade de ativos e maior seletividade sistêmica. A
melhoria da qualidade do fornecimento de energia às cargas será mais
efetiva com atendimento de melhor controle aos requisitos de entrega
desse produto aos consumidores a partir da melhor caracterização das
faixas de atendimento e controle mais refinado de seus limites. A melhoria
esperada no estimador de estados através da tecnologia implementada
de SMFS proporcionará impactos diversos na gestão de ativos e nos
processos operativos dos centros de operação. As atividades de
coordenação, supervisão e controle do sistema eletroenergético que
fazem parte da rede de operação são de responsabilidade do ONS. O
comando e a execução da operação das instalações são de
responsabilidade do agente proprietário dessas instalações. Desta forma,
o agente CEMIG estuda adequações em seus sistemas de supervisão e
controle de forma a viabilizar teleassistências às suas estações. Assim
sendo, a implementação de SMFS na área de sua atuação permitirá um
aumento de confiabilidade em suas atividades de comando e execução
da operação. Um acréscimo de eficiência operacional é esperado a partir
dos ganhos efetivos nos processos remotos de controle e supervisão de
estações. Desta forma, a melhor observabilidade da rede de atuação do
agente CEMIG através da implementação de SMFS proporcionará ganhos
de ordem operacional, refletindo em ganhos financeiros passíveis de
estimativas de mensuração.
Nos centros de operação dos agentes, normalmente o setor de pósoperação é responsável pela realimentação dos processos internos
conforme fluxo da macrofunção Operação do Sistema. Atua-se de forma a
se verificar a operação diária, proporcionando melhorias nos processos
operativos através de análises de ocorrências, de perturbações,
verificações de atuação de equipes de tempo real, melhorias de
instruções operativas e verificações de programações de intervenções
com foco em maior disponibilidade de ativos ao sistema. Em todas estas
situações, a modificação da qualidade das informações de medições do
sistema, aliada às melhorias implementadas através de ferramentas que
95
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
possibilitam a utilização dos fasores de corrente e tensão sincronizados
conduzem a expectativas de ganhos substanciais nestes processos.
Avaliando os produtos esperados através da execução dos processos da
Macrofunção Operação do Sistema, visualiza-se, como agente CEMIG,
que as rotinas em ambiente de pós-operação vinculadas ao ONS também
serão amplamente influenciadas. Neste sentido destaca-se o processo
Sistema de Apuração das Mudanças de Estados Operativos de Unidades
Geradoras e Intercâmbios Internacionais (SAMUG) através das melhores
condições de utilização de recursos de potência ativa e reativa no
sistema, o Sistema de Apuração da Geração, Intercâmbio e Carga
(SAGIC) pela melhor disponibilização do sistema de transmissão e
controle de oscilações da geração/carga, o Sistema de Apuração e
Sobrecargas em Transformadores da Rede Básica (SASOB) pelo melhor
referencial e controle determinado pelos dados sincronizados dos SMFS e
o Sistema de Apuração da Transmissão (SATRA) através dos ganhos
implantados nos processos que determinam as disponibilidades de ativos
de transmissão no sistema.
As estimativas de comportamento da carga também poderão sofrer
modificações a partir da implantação de SMFS. Haverá uma melhor
perspectiva de estimação de cargas através do melhor aproveitamento da
capacidade de transmissão de energia nas Linhas de Transmissão (LT),
possibilitando diminuição das situações de cortes de carga no sistema.
Com as informações sincronizadas de corrente e tensão em barras
críticas, pelo menos, a previsibilidade temporal das oscilações de cargas
poderão ser além de mais precisas, ser de intervalos mais próximos e até
quem sabe, se aproximando ao tempo real.
Pode-se salientar também que haverão impactos provenientes das
informações para a contabilização referente aos CPST provenientes da
mudança na cadeia de apuração da Parcela Variável, com impacto direto
na Receita Anual Permitida (RAP), diante da implementação dos SMFS
pelas modificações na disponibilidade de ativos. Outra constatação a ser
96
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
evidenciada, como produto desta Macrofunção, refere-se às modificações
nas informações para a contabilização referente aos CUST e MUST.
4.14 Macrofunção Avaliação da Operação
Esta macrofunção tem a função de identificar as causas de eventos
indesejáveis e de desempenhos insatisfatórios. Além disto, define ações que
proporcionem ao restabelecimento do desempenho satisfatório do SIN.
Resumidamente, pode-se dizer que esta macrofunção realiza um
monitoramento com realimentação no processo da operação. Desta
forma, observa-se que os dados e informações da operação coletados no
âmbito da função pós-operação são comparados com os valores
programados, para identificação dos desvios em relação às metas
estabelecidas e de suas causas. Mais uma vez se lida com a questão dos
desvios, situação propícia para mudanças e ganhos quando da
implementação de SMFS no SIN.
Diariamente o ONS realiza o acompanhamento da execução dos
processos operativos na rede de operação. Assim, avalia as ações de
coordenação, supervisão e controle realizadas pelas equipes de tempo real dos
centros de operação do ONS. Além disto, avalia também as ações de comando
e execução das equipes de operação das instalações sob coordenação dos
seus centros de operação.
Com o emprego da tecnologia fasorial no SIN, as funções avaliadas
diariamente pelo ONS, referentes a ações de tempo real de seus centros
próprios ou dos centros dos agentes serão impactadas em melhores
desempenhos, pois as ferramentas utilizadas nos SMFS para a operação
em tempo real possibilitam um ganho na operalização sistêmica.
Numa avaliação realizada de forma contínua, verifica-se que são
elaborados
relatórios
que
apresentam
avaliações
sobre
o
SIN
e
97
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
recomendações de medidas corretivas e preventivas a serem adotadas pelo
ONS e pelos agentes a partir dos resultados da operação. O produto gerado, a
partir destes documentos, transforma-se em insumo para outras funções
executadas pelo ONS. O controle de recomendações é um bom exemplo disto.
As medidas provenientes destes documentos são de uma gama de
assuntos enorme e possibilitam realimentar o sistema de forma a se evitar
a repetição de fatos indesejáveis através de medidas mitigadoras. Neste
enfoque, as ferramentas de utilização de SMFS são bem vindas, pois
agregam confiabilidade às ações que se fizerem propostas.
A Figura 4.13 [ONS-09] ilustra as principais interações relativas à
macrofunção Avaliação da Operação do Sistema.
Figura 4.13 – Macrofunção Avaliação da Operação [ONS-09]
Nesta variedade de assuntos a serem tratados, bem como nas devidas
disposições necessárias para se atuar nas causas dos problemas identificados,
verificam-se que os aspectos elétricos, energéticos e hidroenergéticos são
considerados na emissão de relatórios de acompanhamento diário da
98
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
operação, como também os dados estatísticos de produção e carga própria
relativos à operação do SIN.
Nesta macrofunção pode-se observar que todo o conjunto da plataforma
operativa do SIN faz parte do contexto investigativo da possibilidade de
melhorias.
Ao se falar de melhorias se caracterizam condições de favorecimento
operativo pelas incursões de tecnologia fasorial nos processos, com
benefícios particulares a cada um deles, bem como no efeito cascata de
ganho sobre ganho.
Avaliam-se os sistemas de proteção com base na consolidação das
estatísticas de operação dos relés e sistemas de proteção do SIN. Em
consequência dessa avaliação realiza-se o cálculo de indicadores para a
identificação de ações de melhoria do desempenho desses sistemas.
Com as modificações esperadas na parametrização de relés através de
introdução de tecnologia fasorial, bem como da implantação de
ferramentas de localização de faltas em linhas de transmissão,
visualizam-se melhorias de desempenho operativo dos sistemas de
proteção. Além disto, a introdução de relés com características de
medição fasorial no sistema vai interpor referências aos procedimentos de
proteção vigentes de forma a viabilizar novas construções e estratégias
de esquemas de proteção. As questões que envolvem o religamento
automático de linhas de transmissão, preocupações dos agentes no que
concerne
à
Parcela
Variável,
também
se
beneficiam
da
nova
observabilidade sistêmica a partir da implantação de SMFS.
Também se avalia o desempenho dos serviços de telecomunicações,
através dos índices de disponibilidade estabelecidos nos Procedimentos de
Rede em seu Módulo 13.
99
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Na estrutura dos serviços de telecomunicações, novas perspectivas são
introduzidas a partir da implementação de SMFS. As novas demandas
estruturais para a aquisição, fluxo de dados e tratamento de informações,
demandam avaliações específicas e adequações pormenorizadas em
cada sistema.
Da mesma forma, a avaliação da disponibilidade e da qualidade dos
recursos de supervisão e controle deve ser feita conforme metodologia
estabelecida no Submódulo 2.7, com reflexos operacionais e estruturais diante
da implantação de tecnologia de fasores no cenário do SIN.
Verifica-se que é realizado acompanhamento do desempenho da
manutenção dos equipamentos e linhas de transmissão integrantes da rede
básica e das usinas programadas e despachadas centralizadamente pelo ONS.
Este processo realiza-se a partir da análise de indicadores de desempenho
definidos no Módulo 25. Quando esses indicadores de desempenho situam-se
nas faixas de alerta ou insatisfatória definidas pela ANEEL, formaliza-se
solicitação ao agente para que elabore um plano de ação para a recuperação
desses indicadores dentro das faixas de favorabilidade reconhecidas.
Critérios de manutenção são foco de estudos para a minimização de
impactos de Parcela Variável, bem como de Mecanismo de Redução de
Energia Assegurada (MRA) para as unidades geradoras nos agentes.
Desta forma, as soluções de ferramentas de natureza fasorial possibilitam
uma formalização dos estudos necessários para a realização das
intervenções de manutenção no sistema, adequando-se melhor as
condições de possíveis sobrecargas e fluxos de ativos na rede envolvida.
Ressalta-se que o ONS realiza a gestão dos padrões de desempenho da
rede básica através da coordenação das atividades relativas à monitoração dos
indicadores de desempenho calculados e à identificação de causas e
responsabilidades no caso de violação de algum padrão de desempenho.
100
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Desta forma, verifica-se que os padrões utilizados possuem natureza de
formalização do desempenho operacional do sistema ao mesmo tempo em que
propõem gradativamente mudanças no sistema pelas diversas modificações
aferidas nas bases de dados que os sustentam. Desta maneira, com a
introdução da nova tecnologia de fasores, visualiza-se que transformações
serão propostas com a modificação temporal de dados históricos.
Na aplicabilidade de SMFS, visualiza-se o caso de violações dos padrões
globais de desempenho da rede básica. Neste sentido, são efetuados
estudos, análises e medições de grandezas elétricas, necessários à
identificação das causas dessas violações. Situação de ampla aplicação
dos recursos disponíveis de fasores sincronizados, pois as grandezas
medidas fornecem condições de identificação de violações muito além
das formas convencionais aplicadas atualmente.
4.15 Macrofunção Análise de Ocorrências e Perturbações
Nos centros de operação dos agentes, a análise de ocorrências e
perturbações representa apenas parte das atribuições dos setores de pósoperação. No COS-CEMIG não é diferente. Diariamente são analisadas as
ocorrências e perturbações no Sistema CEMIG, englobando a rede básica,
apurando-se suas causas e consequências e formalizando ações para a não
repetição dos fatos. Paralelamente aos processos apurativos internos, existem
as análises conjuntas com o ONS. Relatórios de Análise de Ocorrências (RO) e
Relatórios de Análise de Perturbações (RAP) referentes ao Módulo 11 dos
Procedimentos de Rede são exemplos de documentos consistidos em conjunto
entre o ONS e os agentes e que são produtos desta Macrofunção. A Figura
4.14 [ONS-09] retrata a Macrofunção Análise de Ocorrências e Perturbações.
101
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
Figura 4.14 – Macrofunção Análise de Ocorrências e Perturbações [ONS-09]
Compatibilizando-se os produtos esperados pelo fluxo proveniente desta
Macrofunção no âmbito do ONS com os produtos esperados da execução
destas atividades no âmbito do COS-CEMIG podem-se verificar as
possibilidades de impacto provenientes da aplicação da tecnologia SMFS
no SIN de forma geral e em particular no Sistema CEMIG e suas
fronteiras. Certamente que tanto para os relatórios internos dos agentes
quanto para os documentos elaborados e pactuados em conjunto com o
ONS (RO e RAP) a aplicação de SMFS proporcionará marcações de
tempo muito precisas (melhor que 1ms) com relação às perturbações e
eventos. A disponibilização das informações coletadas da dinâmica do
sistema de longa duração proporcionará uma análise pós-evento muito
mais eficiente com otimização do tempo de análise e alinhamento de
sequência de eventos precisa e cronológica. Desta forma, ONS e agentes
identificarão rapidamente e determinarão as causas básicas dos
problemas ocorridos, com tomada de ações corretivas mais seguras e
efetivas, além do menor tempo despendido. As análises de ocorrências e
perturbações serão mais confiáveis e, a partir de anormalidades
observadas, as recomendações tanto no âmbito do ONS, Sistema de
Gerenciamento de Recomendações (SGR), quanto para os relatórios
internos do COS-CEMIG, serão mais eficazes, pois as ações serão mais
adequadas diante de informações mais precisas e fundamentadas. Além
disto, todos os demais processos pós-operativos que demandam de
análises de ocorrências e perturbações terão melhorias através do
102
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
aumento de confiabilidade das informações trazidas pela implementação
de SMFS. Fato relevante é observar que a Macrofunção Operação do
Sistema se constitui em primordial importância no contexto da
Macrofunção Análise de Ocorrências e Análise de Perturbações, insumo
de entrada no processo e que traz consigo todos os ganhos evidenciados
anteriormente.
Nos processos operativos do COS-CEMIG, os produtos de registros de
perturbações de curta duração e de perturbações de longa duração são
realizados por outra área da Empresa. Neste sentido, a aquisição das
formas de onda das tensões e correntes para fins de análise de distúrbios
rápidos (principalmente de curtos-circuitos) e os registros das grandezas
fasoriais (valores eficazes das tensões e correntes de sequência positiva
e dos ângulos de fase relativos) para fins de análise de distúrbios lentos,
principalmente
os
decorrentes
de
transitórios
eletromecânicos
implementados por meio de PMU sincronizadas são foco de outra
macrofunção vinculadas à proteção do sistema.
4.16 Conclusões
Para a elaboração deste capítulo, várias condições de contorno foram
utilizadas, haja vista a pluralidade dos encadeamentos possíveis e passíveis de
impactos na gestão de ativos e processos operativos com a aplicação de
SMFS no SIN. A metodologia aplicada para a evidenciação destes impactos
pode ser utilizada para outras avaliações que se busquem realizar. Na medida
em que se fornece um caminho balizado pelos Procedimentos de Rede e
Macrofunções Finalísticas existentes, verifica-se a formalização dos fluxos
envolvidos nos processos operativos.
Para que os impactos evidenciados possam ser mais bem percebidos nos
processos avaliados, torna-se fundamental que a instalação de PMU no SIN
possa se traduzir em uma observabilidade que represente um grande sistema
103
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
sincronizado. Neste sentido, os pontos de localização e a quantidade instalada
destes equipamentos na malha sistêmica são base para manter a melhor
representatividade da dinâmica do sistema. O ONS já realizou estudos de
localização dos SMFS em todo o território nacional de forma a lhe proporcionar
melhor visibilidade operativa e compreensão momentânea da situação real do
SIN. No entanto, os agentes de geração e transmissão possuem necessidades
peculiares diante das novas e impactantes situações impostas pelo novo
modelo do sistema elétrico nacional. A instalação de SMFS no atual SIN deve
atender aos anseios da operacionalização sistêmica em conjunto com as
necessidades dos agentes em disponibilização de seus ativos de geração e
transmissão.
A tecnologia SMFS é uma base fundamental, sobre a qual podem ser
desenvolvidas muitas aplicações e ferramentas off-line e de tempo real. O
impacto das ferramentas utilizadas vai possibilitar, em efeito cascata, que
processos interdependentes, porém aparentemente desvinculados, possam ser
reavaliados, com desenvolvimento de outros produtos. No entanto, se para a
determinação objetiva dos benefícios da implantação desta tecnologia ainda
não se pode estimar categoricamente, o que se dizer da dificuldade de se
medir impactos indiretos e subjetivos. Compartilhamento de instalações,
acordos operativos, sistemas de medição de fronteiras, MUST, projetos de
observabilidade, utilização de sistemas integrados de manutenção, linhas de
interligação entre agentes, operação terceirizada, análise de ocorrências
compartilhadas, programação ótima de intervenções sistêmicas, estudos
elétricos mais confiáveis, maior confiabilidade de restabelecimento de cargas
em tempo real, fase fluente de restabelecimento de ilhas elétricas de maior
controle e confiabilidade, fechamento de sistemas em anel e paralelo entre
ativos de diferentes agentes, dentre outras situações, são possibilidades de
melhoria através do uso de ferramentas que se utilizam dos SMFS e que
interferem diretamente nos processos operativos dos Centros de Operação do
Sistema. Aliados a tudo isto, a tendência mundial de desassistência de
instalações (subestações e usinas) e os aspectos relacionados ao aumento da
eficiência operacional, fazem com que a utilização de SMFS seja a forma de se
104
Capítulo 4 - Análise das Macrofunções Finalísticas-Aplicação na Localização das PMU
proporcionar a melhoria da confiabilidade e visualização ampla por parte dos
COS para um melhor controle da operação e da gestão de ativos. Não existe
um caminho universal para se determinar com precisão os benefícios de cada
aplicação PMU [KEMA-06]. Pelas atuais análises, somente pelo potencial alívio
de congestão do fluxo de transmissão no sistema já seria viável a aplicação
desta tecnologia, pois o aumento do limite de transmissão pode chegar a 20%
ou mais[KEMA -07]. Embora não passível de fácil quantificação, o uso de
limites de transmissão maiores através das melhoras trazidas pela utilização da
tecnologia de SMFS aumentaria o índice de utilização das instalações
existentes de transmissão, o que por sua vez retardaria a necessidade de se
construir novas linhas para acomodar o crescimento da carga e da
necessidade de transmissão, impactando os demais processos operativos e
sua gestão [KEMA-06].
Em resumo, a tecnologia SMFS fornecerá diversas melhorias à operação
de sistema do ONS e agentes, tais como uma melhor determinação do limite
de transmissão (através da melhora na precisão das medições e da
modelagem do sistema), avaliação de segurança em tempo real on-line com o
uso do Estimador de Estado com desempenho melhorado, tomada de decisão
em tempo real com novas informações que atualmente não estão disponíveis,
e análise pós-evento com registro de eventos sincronizados [KEMA-06]. Desta
forma, as análises apresentadas visam contribuir para um melhor entendimento
aos envolvidos nos processos de gestão de ativos e de processos operativos,
da aplicabilidade de SMFS nos centros de operação do SIN.
A análise empreendida torna-se suporte para apurações que se
evidenciam no capítulo 5. Através das Macrofunções Finalísticas apropria-se
de conhecimento dos fluxos interativos de cada processo, permitindo-se
observar os maiores impactos para os agentes do sistema elétrico da utilização
de SMFS. Neste sentido, para a localização das PMU, torna-se importante os
encadeamentos que possibilitem a complementar os critérios já existentes com
aqueles oriundos da expectativa destes agentes.
105
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
5
RECOMENDAÇÕES PARA LOCALIZAÇÃO DE
PMU
5.1 Introdução
As análises no âmbito das Macrofunções Finalísticas realizadas no
capítulo 4 conduzem à percepção ampla das interações entre os processos
mais importantes descritos nos Procedimentos de Rede. Além disso, como
metodologia para se realizar uma abordagem de impacto da tecnologia de
SMFS no SIN, configura-se como necessário, se estabelecer essas análises
como referencial para verificação do alcance da modificação destes processos
na medida em que o SMFS se tornar mais robusto e de melhor
observabilidade, conceito importante a ser explicado neste capítulo.
Várias
foram
as
modificações
para
a
nova
caracterização
de
responsabilidades, funções, requisitos e ações pertinentes a cada membro do
SIN diante das regras do modelo atualmente estabelecido no Brasil. Neste
sentido, a nova condição do agente, quer seja de transmissão ou de geração,
de ser um disponibilizador de seus ativos para compor a integridade sistêmica,
altera o foco de suas atribuições, estabelecendo-se a instituição de operador
de instalações ao invés de operador sistêmico. Logicamente não se pode dizer
que houve uma modificação total de responsabilidades neste sentido, pois as
questões sistêmicas estão vinculadas ao cerne das responsabilidades mútuas
de operação. No entanto, o deslocamento destas atribuições em questão das
configurações hierárquicas, bem como dos próprios interesses financeiros
vinculados à disponibilidade dos ativos dos agentes no SIN já se bastam para
configurar um novo contexto que se aproprie do atual cenário eletro-energético
brasileiro.
106
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Diante destas modificações realçadas para os agentes do SIN e no âmbito
metodológico das macrofunções apresentadas, uma convergência entre esses
dois contextos é apresentada de forma a se analisar as condições em que os
projetos do ONS relativos a SMFS abrangem as necessidades dos agentes em
seu novo foco prioritário de atuação, a operação de instalações.
5.2 Conceitos de Análise de Observabilidade em SEE
No contexto desta dissertação é importante ressaltar alguns conceitos
referentes à observabilidade no sentido de se prepararem as condições
necessárias para as avaliações em relação aos estudos empreendidos pelo
ONS. A exploração dos conceitos favorecem o entendimento das alternativas
previstas e das escolhas efetuadas para a implementação de SMFS no SIN. Os
enlaces necessários para o entendimento entre a incidência de questões de
observabilidade e dos aspectos relativos a estimadores de estados também
são evidenciados de forma a possibilitar um contexto de análise desejável.
Neste sentido, verifica-se que a estimação de estado é o processo de se
determinar o valor para uma variável de estado de um sistema, baseado em
medições nesse sistema e de acordo com algum critério definido. Na prática, o
processo envolve medições imperfeitas e redundantes, baseado em critérios
estatísticos que avaliam o valor mais provável das variáveis de estado,
minimizando ou maximizando o critério selecionado [Wood-84]. Com relação à
observabilidade, diz-se que para um sistema elétrico de potência ser
considerado um sistema observável, ele deve atender à seguinte definição:
"Um sistema de potência é observável, com respeito a um conjunto de
medidas M, se as variáveis de estado do sistema (módulo e ângulo das
tensões em todas as barras) puderem ser determinadas por um estimador de
estados, por meio do processamento das medidas pertencentes a M. Caso não
seja possível estimar os estados, o sistema é considerado não-observável"
[Lourenço-01].
107
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Desta forma, a definição de observabilidade de um sistema consiste em
determinar se as medidas das grandezas que compõem um dado plano de
medição são suficientes para permitir a estimação dos estados desse sistema.
Nesse entendimento, fica evidente a importância da análise de observabilidade,
antes da execução da estimação de estados.
Para uma análise de estimação de estados verifica-se que quando o
número de parâmetros que estão sendo estimados for menor que o número de
grandezas medidas, a solução do problema é viável.
Os conceitos evidenciados até o momento são de suma importância para
a caracterização de objetivos para a instalação de PMU no SIN. Neste sentido,
uma abrangência conceitual proporciona melhor embasamento para um
entendimento de filosofias, necessidades e perspectivas futuras que são
indispensáveis à análise de projetos em andamento com a coordenação do
ONS. Além disso, a base conceitual possibilita aos agentes um ponto de
partida para a verificação do atendimento às suas necessidades quanto aos
locais de instalação de PMU no território nacional.
5.3 Critérios Técnicos para Localização de PMU em SEE
Uma condição ideal para se resolver o problema de posicionamento de
PMU em um dado sistema, seria sua instalação em todas as suas barras. No
entanto, as restrições de custo associadas à aquisição de PMU e de
equipamentos necessários para comunicação de dados entre elas e o PDC,
tornam esta solução inviável atualmente, sendo necessário limitar o número de
unidades a serem posicionadas. Embora o crescente número de aplicações
que se utilizam de SMFS tenda a proporcionar que os custos relacionados a
estes sistemas possam diminuir, atualmente é necessário realizar uma seleção
adequada de barras para o posicionamento de PMU de acordo com algum
critério de alocação pré-especificado. Este critério deve maximizar a
108
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
quantidade de informações adquirida com o conjunto de medidas obtidas
[Marini-05].
Em trabalhos apresentados na literatura com respeito a este problema,
foram estudadas diferentes maneiras, com diferentes objetivos, de se
posicionar PMU em um sistema elétrico de potência. Os objetivos para se
posicionarem PMU podem ser diversos e desta forma, a disponibilização
desses equipamentos em um mesmo sistema também pode ser diversa, de
acordo com o que se pretende observar. Abaixo citam-se alguns exemplos
desses objetivos para conhecimento:
Estabilidade Transitória:
– A maximização do conteúdo de informação contido em um conjunto de sinais
[Grondin-02].
– A minimização da redundância na informação contida nos sinais [Grondin-02].
Estabilidade para Pequenas Perturbações:
– A maximização da sensibilidade dos medidores aos modos eletromecânicos
interárea de baixo amortecimento [Palmer-96].
– A minimização da sensibilidade dos sensores aos modos eletromecânicos
locais bem amortecidos [Palmer-96].
– Alocação visando localizações que tenham informações sobre o conteúdo
modal de modos pré-especificados (ou faixas de frequência pré-especificadas) [Marini05b].
Estabilidade de Tensão:
– Alocação de PMU para análise da estabilidade de tensão [Baldwin -90].
– Redução do vetor de estados para avaliação da estabilidade de tensão
[Phadke-90].
109
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Estimação de Estados:
– Alocação mínima visando a observabilidade completa do sistema [Baldwin -93].
Para cada um destes objetivos, existem critérios a serem implementados.
Cabe ressaltar que os principais objetivos do posicionamento de PMU estão
associados com as diferentes maneiras de se avaliar o desempenho dinâmico
de um sistema elétrico de potência. Para a avaliação desse desempenho é
necessário principalmente se estruturarem maneiras adequadas tanto de
formar quanto de medir o conteúdo das matrizes que contêm informações que
levam em consideração a estabilidade transitória e a estabilidade para
pequenas perturbações.
Como aprendizado, uma formulação genérica do problema de alocação de
PMU pode considerar um sistema com N barras, onde são efetuadas medidas
de uma variável conveniente, como ângulo, velocidade do rotor ou frequência.
A partir de um conjunto de barras existentes dado por BN, pode-se definir um
subconjunto derivado chamado conjunto de barras candidatas representado
por BC. O problema do posicionamento de PMU consiste em selecionar
adequadamente o número de barras nu dentre as nc candidatas existentes,
formando assim, um conjunto reduzido de barras que possui o resultado de um
posicionamento ótimo de PMU denominado por BU. A seleção do conjunto
ótimo deve satisfazer a um conjunto de critérios que se pode denominar como
critérios de alocação.
5.4 Critérios para Localização de PMU Utilizados pelo ONS
5.4.1 Introdução
Os conceitos até aqui apresentados são úteis para o entendimento dos
projetos em andamento do ONS, de forma a possibilitar a apresentação de
novos conceitos, bem como da metodologia utilizada para o planejamento,
cálculo e definições de posicionamento de PMU no SIN. Diante de vários
110
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
documentos avaliados referentes ao SMFS a ser implementado no SIN,
restringe-se, no momento, aos estudos de localização de PMU e seus critérios
utilizados.
Desta maneira, verifica-se a implementação de uma metodologia para se
determinarem as posições quase ótimas para localização das PMU, de forma
que todos os estados do sistema possam ser observados e calculados.
Conforme mencionado no capítulo 3, o ONS contratou consultoria de
forma a viabilizar a implantação de projetos vinculados a SMFS no SIN. Para a
identificação das barras para a instalação das primeiras PMU nesse sistema
são utilizados como ponto de partida o caso de instalação básica programada
do Projeto 6.2, mencionado anteriormente, e as informações sobre os
geradores com Black-start do sistema.
Nos esforços empreendidos pelo ONS, o conceito de observabilidade
plena contrasta-se diretamente com a necessidade de se habilitar o sistema
com um número mínimo de PMU. Observa-se também, de outra forma, que
qualquer perda de PMU afeta a habilidade de se obter essa observabilidade.
Outros conceitos importantes a serem apresentados e que são utilizados nas
tratativas da metodologia empregada é o de profundidade de nãoobservabilidade e o de nível de não-observabilidade. O primeiro diz respeito à
distância máxima de uma barra observável e o segundo, ao número máximo de
barras não-observáveis conectadas. Através destes conceitos se fornecem
critérios para se avaliar o número de PMU necessário, a partir do qual se
elaboram estratégias de instalação progressiva e planejada.
Verifica-se
também
que
os
estudos
efetuados
descrevem
uma
metodologia para se determinar as posições quase ótimas das PMU para
aprimorar a configuração de observabilidade plena, adicionando PMU para
limitar o nível de não-observabilidade a 3, quando até três PMU são perdidas
simultaneamente.
111
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Foram realizadas modificações para se simplificar o modelo de 2234
barras para 1495 barras, eliminando, com base em regras definidas, barras
virtuais, que não podem ter PMU instaladas [KEMA-07].
Verifica-se que os resultados identificaram que para as 61 PMU
preliminarmente existentes, a profundidade da não-observabilidade é 14.
Observou-se também que para se atingir a observabilidade plena, o número
total de PMU necessárias é de 425.
Em relação ao nível de não-observabilidade 3, quando até 3 PMU são
perdidas simultaneamente, observa-se que é necessária a adição de 299 PMU
à configuração de completa observabilidade (um total de 724 (425+299) PMU)
para fazer com que o nível de não-observabilidade não seja inferior ao nível 3.
Para a elaboração desse estudo de localização de PMU no SIN, supõe-se
que em adição aos fasores de tensão, todas as medições de corrente de linha
estão sendo monitoradas a cada localização seletiva. Desta forma, uma
localização da PMU efetuada deve ser interpretada como uma localização de
um Concentrador de Dados Fasoriais da Subestação (SPDC).
5.4.2 Aspectos relevantes na modelagem sistêmica para o estudo
de localização de PMU pelo ONS
No momento, o encaminhamento dos assuntos até aqui relatados
configuram expectativa para posterior abrangência de perspectivas de
localização de PMU no SIN que possibilitem aos agentes uma melhoria de sua
condição operativa nesse sistema. Importante menção se torna a de que os
fatores que incidem nesta melhoria operativa se relacionam diretamente com
as questões econômicas e financeiras, de grande impacto sobre suas receitas
formais.
A contextualização das ações específicas empreendidas pelo ONS de
forma a analisar as questões que envolvem as determinações de localização
de PMU no SIN torna-se o principal foco no momento. Apresentam-se de forma
112
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
resumida estas experiências e delimitações utilizadas na proposição de
condições de contorno que viabilizem mapear as propostas de observabilidade
necessárias para o atendimento a essas premissas.
De acordo com a Fase 4 do Projeto ESTAL, esses cálculos e
procedimentos
desenvolvidos
visam
simular
a
localização
das
PMU,
estabelecendo-se as estimativas de determinação de seu número mínimo e
sua distribuição no sistema. Esses estudos visam garantir a observabilidade
requerida e a redundância (necessária para manter esta observabilidade
requerida até três perdas de unidades de PMU) e as localizações sugeridas
dos concentradores de dados dos agentes.
O Relatório 6 [KEMA-07] referente à referida Fase 4 do projeto tem por
objetivos:
a) Determinar o número quase mínimo de posições de PMU no Sistema
Interligado Nacional (SIN) de forma a alcançar a completa observabilidade do
mesmo. A determinação dos locais para se instalar as PMU precisa considerar
as posições das PMU já selecionadas para o Projeto 6.2 e os geradores com
Black-start (indicam as barras onde PMU são localizadas com intenção de
observação e análise de Black-start ).
b) Determinar o número quase mínimo de posições de PMU no Sistema
Interligado Nacional (SIN) de forma a alcançar a completa observabilidade do
mesmo e estudar os requisitos adicionais necessários para se fornecer a
redundância requerida pelo sistema WAM para manter resultados adequados
do Estimador de Estado mesmo quando da perda de até três PMU.
Os resultados apurados neste relatório fornecem uma base para a
estimativa dos requisitos gerais e do tamanho previsto do sistema para se
determinar o dimensionamento final do SMFS do ONS, de acordo com o
número suficiente de PMU que vier a ser instalado. O resultado também
possibilita a elaboração de uma estratégia de determinação das localizações e
de instalação de PMU em etapas estabelecidas.
113
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Para a realização dos cálculos necessários para se verificar a localização
de PMU no SIN, foi elaborado um caso básico pelo ONS referente a um
cenário de carga pesada. Inicialmente, o caso básico original dispunha de 3820
barras e 5598 circuitos. Através de tratativas implementadas foi gerado um
caso base equivalente, que representa uma rede futura de supervisão de
planejamento com 2242 barras e 3657 circuitos. Foram realizadas adequações
nesse modelo, como por exemplo, a substituição das 2 linhas HVDC por
injeções nas barras conectadas, de forma a se atender aos requisitos do
estimador de estado padrão.
Nas adaptações realizadas no sentido de adequação do modelo a ser
implementado nos cálculos, verifica-se que o sistema fornecido pelo ONS inclui
barras virtuais que não existem fisicamente ou até mesmo que não são
posições práticas para se instalar PMU. Exemplos disso são as barras de taps
de linha e nós de capacitores em série. Por esse motivo, para se adequar os
cenários para a proposta do estudo, as barras virtuais foram coceituadas em
cinco tipos diferentes, supondo para isso, que todas as correntes de linhas
físicas são monitoradas por alguma PMU no sistema. As categorias definidas
são tap de linha, gerador fictício, elementos shunt, capacitores série e
transformadores de três enrolamentos. No intuito de se informar essa
formalização cita-se abaixo as correspondentes regras de redução de barras
aplicadas a cada tipo de categoria [KEMA-07]:
a) Tap de Linha
Motivo: Verifica-se que linhas com tap criam uma barra no meio de uma
linha onde não existe nenhum dispositivo de medição para monitorar os sinais
no tap.
Regra: No caso de uma barra fictícia em uma linha com tap, a barra criada
pela linha com tap e as linhas que a conectam ao sistema são removidas e a
injeção equivalente é adicionada às barras adjacentes conforme Figura 5.1.
114
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Figura 5.1 - Linha com Tap [KEMA-07]
b) Gerador Fictício
Motivo: Verifica-se que o modelo base do planejamento que foi utilizado
inclui geradores equivalentes conectados ao sistema por uma barra fictícia, ou
seja, não existente.
Regra: A adequação necessária implementada remove as barras virtuais
conectadas aos geradores equivalentes substituindo-as por uma injeção
equivalente conforme Figura 5.2.
Figura 5.2 - Gerador Fictício [KEMA-07]
c) Elementos Shunt
Motivo: Nas adequações necessárias, por conveniência de análise, um
circuito shunt é modelado com sua própria barra fictícia, que fisicamente é o
mesmo que a barra conectante.
Regra: Verifica-se, neste caso, que se uma barra fictícia se conecta a uma
derivação, a barra fictícia e o elemento shunt são removidos e substituídos por
uma injeção correspondente conforme Figura 5.3.
Figura 5.3 - Elementos Shunt [KEMA-07]
115
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
d) Capacitores Série
Motivo: No modelo de planejamento, os capacitores série são modelados
com uma barra fictícia, que não existe fisicamente.
Regra: Verifica-se que, independentemente da posição do capacitor na
linha, se uma barra fictícia conecta um capacitor em série, a barra fictícia e as
duas linhas da conexão são removidas e substituídas por uma linha
equivalente conforme Figura 5.4.
Figura 5.4 - Capacitor Série [KEMA-07]
e) Transformadores de três enrolamentos
Motivo: No planejamento, os transformadores de três enrolamentos são
modelados como três transformadores de 2 enrolamentos com um lado em
comum. Numa análise em termos de p.u., as três barras representam a mesma
tensão. Desta forma, caso identificada a necessidade de seu monitoramento,
essas barras podem ser monitoradas por uma única PMU.
Regra: Para a adequação necessária, se uma barra fictícia é o ponto
médio de um transformador de 3 enrolamentos, o transformador de 3
enrolamentos é substituído por uma única barra. Para tal, esta barra é
conectada às barras que originalmente conectavam os enrolamentos de média
e alta tensão conforme Figura 5.5.
Figura 5.5 - Transformador de Três Enrolamentos [KEMA-07]
116
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Após as devidas adequações propostas conforme as regras acima
mencionadas eliminam-se as barras fictícias. Desta forma o modelo topológico
inicial de 2234 barras reduz-se para 1457 barras com 1932 linhas, que se
utilizam como base para os estudos de problemas de localização de PMU.
Verifica-se que todos os estudos da Fase 4 do Projeto ESTAL, bem como o
estudo de instalação por etapas da Fase 5 deste mesmo projeto utilizam-se
deste modelo de sistema para identificar as posições mais adequadas para a
instalação das PMU. Verifica-se também que a análise de melhoria de
desempenho na Fase 5 utiliza-se de um modelo maior com 2234 barras e 3641
linhas.
O Projeto 6.2 do ONS, “Implantação de um Sistema de Oscilografia de
Longa Duração” definiu o design de arquitetura de sistema, e a especificação
de seus componentes mais importantes, ou seja, PMU, Concentrador de Dados
Fasoriais da Subestação (SPDC), e Concentrador de Dados Central do ONS
(CDC), para um SMFS a ser implantado. Este sistema é projetado não somente
para suportar as aplicações do Projeto 6.2, mas também as do projeto ESTAL.
As PMU do Projeto 6.2 e as adicionais exigidas para operação Black-start
formam um conjunto de 61 unidades, que são consideradas como a base
existente para o estudo proposto de localização destes equipamentos no SIN.
Verifica-se que um fator técnico peculiar às PMU se transforma em um
ganho financeiro nas proposições de implementação de SMFS no SIN,
principalmente diante da redução do número de unidades necessárias para tal
proposta. Neste sentido, verifica-se que a característica das PMU de medir
correntes de linha possibilita que todas as barras adjacentes a uma PMU sejam
observáveis, a partir do momento em que os parâmetros da linha sejam
conhecidos com precisão.
Com a instalação de um número suficiente de PMU possibilita-se realizar
um Sistema de Medição de Estado ou um Calculador do Estado. Desta
maneira, o estado do sistema pode ser medido ou calculado, em vez de ser
estimado.
117
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Verifica-se em literatura técnica sobre o assunto [Baldwin-93] que quando
os parâmetros de sistema são conhecidos com precisão, é necessária a
instalação de PMU em apenas 1/4 a 1/3 das barras da rede para se assegurar
uma completa observabilidade. Desta forma, a partir do momento em que as
PMU não serão todas instaladas de uma vez, optou-se por uma abordagem
para a instalação das PMU por etapas. Assim sendo, em cada fase ocorre uma
melhora na observabilidade do sistema. Planeja-se desta maneira que a
completa observabilidade, utilizando-se um número mínimo de PMU, seja
atingida no fim do processo.
5.4.3 Localização de PMU – Metodologia para
Profundidade e do Nível de Não-Observabilidade
Cálculo
da
Verifica-se que um sistema de grande porte como o SIN necessita de um
número elevado de PMU, para que atinja completa observabilidade. Para se
atender ao Projeto 6.2, por exemplo, necessita-se da instalação de 61 PMU de
forma a propiciar o registro da dinâmica de longa duração do sistema para
análises pós-evento, para aprimoramento do modelo de sistema e também
para atender a um sistema especial de evolução do desempenho do sistema
de proteção.
Como conceitos importantes para melhor compreensão citam-se conforme
[KEMA-07]:
Não-observabilidade:
É a condição da rede na qual em um ponto de localização de uma PMU,
um subconjunto das tensões de barra do sistema não possa ser diretamente
calculado a partir das medições conhecidas.
Profundidade da não-observabilidade:
É o valor máximo de mínima distância (barras que estão conectadas
diretamente fornecem uma mínima distância) de qualquer barra observável.
118
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Nível da não-observabilidade:
É o número máximo de barras não observáveis conectadas utilizando-se
apenas medições de PMU.
A partir de uma pequena análise observa-se que as citadas 61 PMU
fazem com que 261 barras das 1457 barras tornam-se observáveis. Verifica-se
também que dentre as barras não-observáveis, o maior número da distância
mínima de quaisquer barras observáveis é 14, o que é definido como a
profundidade de não-observabilidade.
Outra constatação importante referencia que quanto maior a profundidade,
mais distante uma barra está de uma PMU e desta forma menores os
benefícios obtidos a partir de suas medições.
No momento, torna-se interessante exemplificar tais conceitos de forma a
facilitar a compreensão. De acordo com a Figura 5.6 [KEMA-07], como um
exemplo didático, uma PMU está localizada na barra 6.
Figura 5.6 - Conceito de Profundidade e de Nível de Não-Observabilidade [KEMA-07]
119
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Inicialmente considera-se que a barra 6 é observável, pois representa a
localização da PMU. Identifica-se que as barras adjacentes 5,11,12 e 13 são
observáveis por esta PMU, pois estão ligadas à barra 6 diretamente. Verifica-se
que as barras 1,2,3,4,7,8,9,10 e 14 não são observáveis, pois não estão
ligadas diretamente à barra 6. Além disso, para melhor entendimento,
considerou-se que as distâncias mínimas de uma barra não-observável até
uma observável são dadas como um número de tamanho menor, para cada
barra respectivamente. Observa-se que o máximo nível de não-observabilidade
para este exemplo é 3, no caso, para a barra 8. Observa-se também que como
existem 9 barras não observáveis conectadas entre si (barras em anel), o nível
de não-observabilidade é 9 para o conjunto analisado do exemplo.
No caso rodado para o SIN, para o modelo reduzido de sistema, com as
61 PMU existentes, verifica-se que a maior ilha não observável inclui 626
barras. Desta forma, o nível de não-observabilidade do caso base é 626.
5.4.4 Localização de PMU – Metodologia para se Obter Tolerância de
Nível 3 quando da Perda de 3 PMU
Verifica-se que para se assegurar o desempenho confiável de um
Estimador de Estado que se utiliza de entrada de dados por PMU, é importante
que o mesmo tenha certo nível de tolerância à perda de algumas PMU ao
mesmo tempo. Situações que envolvem a saída de operação de PMU devem
ser prevenidas, pois são situações normais que impactam os aplicativos que
dependem dos dados enviados por elas. Desta forma, elas podem ficar fora de
serviço
por
várias
razões,
como
por
exemplo,
a
manutenção
de
Transformadores de Potencial (TP) e Transformadores de Corrente (TC) ou
mesmo falha no canal de comunicação.
Verifica-se que para este projeto, o nível 3 de não-observabilidade foi
proposto para quando 3 PMU forem perdidas simultaneamente. Desta forma,
para um grupo de estudo de 3 barras conectadas, o pior caso de perda é o de
120
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
3 PMU instaladas na vizinhança. Para melhor exemplificar, dois casos
possíveis são mostrados a seguir conforme [KEMA-07]:
1º Caso: Se existem mais de 3 PMU instaladas na vizinhança, pelo menos
1 PMU sobreviverá ao defeito, através da qual uma ou mais barras, fora estas
3, podem se manter observáveis. Desta forma, o nível observabilidade será 2
ou menos.
Figura 5.7 - Mais de 3 PMU instaladas em uma vizinhança [KEMA-07]
2º Caso: Observa-se que no pior caso, quando existirem exatamente 3
PMU instaladas na vizinhança, estas 3 barras consistem em um grupo nãoobservável de nível 3, dada a circunstância de que todas as barras adjacentes
são observáveis.
Figura 5.8 - Exatamente 3 PMU instaladas em uma vizinhança [KEMA-07]
Observa-se que para qualquer grupo de 3 barras conectadas, quando três
PMU são perdidas simultaneamente, a não-observabilidade de nível três ou
menos pode ser garantida para estas 3 barras, desde que existam 3 ou mais
PMU instaladas na vizinhança. No entanto, com relação a esta regra, é
necessário que um grupo de restrições seja estabelecido para cada 3 barras
conectadas. Verifica-se assim que se todas estas restrições forem satisfeitas,
as perdas de 3 PMU quaisquer introduzem níveis de não-observabilidade não
maiores do que 3. Desta forma, um algoritmo elabora uma lista de barras
candidatas até que todas as restrições sejam cumpridas de acordo com a
121
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
repetição que executa, visando indicar qual a melhor posição para a instalação
de uma PMU em cada fase.
Aplicado o método no SIN, para o sistema reduzido informado, se
requerem 724 PMU para garantir não-observabilidade de nível 3 para a perda
simultânea de 3 PMU. Desta maneira, um número de 299 PMU adicionais é
necessário para satisfazer ao requisito de que a perda simultânea de 3 PMU
resulte em um nível de não-observabilidade menor ou igual a 3. Como se pode
ver esse número se mostra muito elevado para garantir esse requisito.
5.4.5 Resultados da definição das localizações das PMU no SIN
Observou-se que o modelo de planejamento do SIN com a eliminação das
barras fictícias foi aplicado como entrada dos algoritmos de localização. Quanto
aos processos de preparação necessários observa-se que as 61 PMU
existentes foram utilizadas para o conjunto de localização quase ótima.
Além disso, verifica-se que o número e a distribuição de barras de injeção
zero impactam na dita definição ótima das localizações das PMU, pois
permitem o cálculo de status através da lei de Kirchhoff. Desta forma
recomenda-se
que
estas
barras
sejam
fundidas
às
barras
vizinhas
possibilitando-se eliminar a parte não linear do conjunto de restrições. No
estudo realizado para implementação no SIN, 228 barras atendem às
restrições de MW e de Mvar como barras de injeção zero. Verifica-se assim
que o número de barras foi reduzido a 1457, dos quais 228 são barras de
injeção zero [KEMA-07].
5.4.6 Instalações de PMU por fases no SIN
Apresenta-se o resultado dos estudos para se determinar os locais de
instalação de PMU por etapas no SIN. Assim sendo, para cada etapa da
simulação, quando o nível desejado de não-observabilidade é alcançado, o
122
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
estimador de estado é executado com a incorporação dos dados de PMU com
seus resultados analisados.
A abordagem referente aos estudos de implantação de PMU por fases
refere-se a um produto programado para a Fase 5 do projeto ESTAL. Concebese nesta etapa a seguinte proposta [KEMA-07b]:
a) Determinação do número de PMU necessário, a partir da configuração
de referência de 61 unidades implantadas, para se atingir a configuração de
observabilidade plena até que o próximo nível de não-observabilidade seja
alcançado. Para o cumprimento dessa etapa, a prioridade foi determinada a
partir da combinação do nível de tensão e da profundidade de nãoobservabilidade do conjunto de barras.
b) Determinação do lote de PMU do conjunto de observabilidade plena
para o conjunto aprimorado. Para o cumprimento dessa etapa, a prioridade foi
determinada pelo nível de tensão e por sua habilidade de backup
correspondente.
c) De acordo com o número de PMU adicionadas, 8 níveis de nãoobservabilidade e a observabilidade plena foram escolhidos para a abordagem
necessária para implementação por etapas.
d) Em cada fase da implantação, a redução nos erros angulares e de
módulo são evidenciados e analisados.
Verifica-se que nesta Fase 5 as análises empreendidas fornecem uma
base para se estimar os requisitos gerais do sistema e o tamanho do sistema
previsto, de forma a se determinar o dimensionamento final do SMFS do ONS,
de acordo com um número suficiente de PMU que puder ser instalado. Desta
forma o resultado é alcançado com base no estudo da estratégia de instalação
de PMU na Fase 4 deste projeto como anteriormente evidenciado.
No processo de dimensionamento, estruturação e detalhamento da
instalação de PMU por etapas, foram utilizados dois métodos diferentes: de
123
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
uma fase e de duas fases. Verifica-se que o método de uma fase prioriza a
redução da profundidade de não-observabilidade com o menor número de
PMU possível. No caso do método de duas fases há a priorização das barras
com níveis mais altos de tensão.
Verifica-se que o número de PMU para se atingir a observabilidade plena
é de 425, o que se exige uma adição de 364 unidades ao conjunto já existente
de 61 PMU. De acordo com este estudo de definição dos locais de instalação
por etapas que envolvem ambos os métodos citados, verifica-se que além das
61 PMU existentes, é necessário instalar 46 PMU para se alcançar a
profundidade 6 de não-observabilidade. Constata-se também que ao se
adicionarem mais 36 PMU nos locais pré-estabelecidos, alcança-se a
profundidade 4 de não-observabilidade. No entanto, a profundidade 1 de nãoobservabilidade pode ser alcançada instalando-se um total de 390 PMU,
incluindo-se, neste caso, as 61 existentes.
Constata-se que o método de duas fases requer mais PMU instaladas
para se obterem menores profundidades, pois concede alta prioridade a barras
com níveis de tensão mais altos, no caso, mais especificamente 230 kV.
Verifica-se também que o método referente a duas fases possibilita uma
distribuição mais uniforme de PMU. No entanto, necessita de maiores lotes de
PMU para se atingir a profundidade 3 de não-observabilidade.
Concebe-se o conceito de conjunto aprimorado de locais de instalação de
PMU, relativo ao número de unidades necessárias para atender o nível 3 de
tolerância, de forma adicional, nas fases previstas, para o caso de se perderem
3 PMU simultaneamente.
Foram quantificados os benefícios de se adicionarem diferentes números
de PMU ao sistema estudado pelos dois métodos referenciados. Como
resultado da simulação realizada, verifica-se que, com o aumento gradativo do
número de medições fasoriais no SIN, a qualidade do estimador de estado é
progressivamente aprimorada. Desta forma, constata-se que, quando o sistema
é completamente observável por PMU, o erro de estimação é próximo a 1/3 do
124
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
erro sem medições de PMU. Isto significa um grande valor de melhoria aos
processos mencionados anteriormente pelas análises das Macrofunções
Finalísticas.
5.4.7 Conclusões importantes
Verificaram-se quatro tipos de estudos no modelo de sistema modificado,
proporcionando os seguintes resultados quanto às questões de posicionamento
de PMU no SIN conforme [KEMA-07]:
a) Determinou-se a profundidade da observabilidade com o modelo de
sistema reduzido, passando-se de 1457 barras, para as 61 PMU existentes.
Como resultados obtiveram-se uma profundidade da não-observabilidade de 14
e um nível de não-observabilidade de 626.
b) Verificou-se que o número quase ótimo de PMU para a total
observabilidade é de 425, ou seja, necessita-se adicionar 364 PMU ao conjunto
atual de 61 PMU.
c) Caso não se considerem as PMU existentes, o número quase ótimo de
PMU para a total observabilidade é de 388.
d) Verificou-se que o número quase ótimo de PMU para tolerância de nível
3 para a perda de 3 PMU simultaneamente é de 724. Desta forma requere-se a
adição de 299 PMU ao conjunto necessário para a completa observabilidade.
Não é o foco deste trabalho analisar pormenorizadamente todas as
tratativas e ações que fazem parte dos projetos do ONS, visando a instalação
de um SMFS no SIN. No entanto, apresentam-se todas as partes mais
importantes para que haja uma contextualização do tema a ser abordado nesta
dissertação. Desta forma, há uma construção do cenário sistêmico, enfocando
os estudos que permitem determinar a quantidade e o posicionamento de PMU
no território nacional do ponto de vista do ONS. A implantação de um SMFS
pelo ONS possibilita ganhos a todos os envolvidos no SIN. No entanto, no
125
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
momento se propõe uma metodologia para que se possa melhor visualizar se
as medidas e ações propostas podem ser mais bem visualizadas e melhoradas
pelos agentes diante de suas peculiares necessidades. A seguir são
apresentadas metodologias que pretendem auxiliar os agentes do SIN na
utilização de recursos de SMFS do SIN implantados pelo ONS e as devidas
verificações, para que possa se basear na melhor configuração de PMU,
visando abranger a observabilidade da maioria de seus ativos.
5.5 Localização de PMU – uma visão do agente
5.5.1 Introdução
Para o encaminhamento de um contexto que aproprie uma nova visão
sobre as modificações de expectativas e responsabilidades no sistema elétrico
brasileiro, cria-se uma nova formatação de abordagem, uma referência até
então não utilizada para este propósito. Nesta apropriação, quase que
inicialmente infundada de possíveis correlações, criou-se uma metodologia que
agrega vários benefícios nas análises de processos correlatos a esse sistema,
bem como nas particularidades de seus complexos meandros e disfarçados
propósitos. Desta forma, as Macrofunções Finalísticas apresentam-se em uma
gama de possibilidades que em muito superam suas atribuições iniciais de
apresentação de processos e suas interdependências.
No capítulo 3 as análises dos encadeamentos dos processos através de
análises dos Procedimentos de Rede e das Macrofunções Finalísticas
possibilitam compor um rico cenário de observações que permitem propostas
de mensuração, de estruturação, de simplificação e de adequabilidade de
necessidades e especificidades.
A composição destas análises com foco na avaliação de impactos de
emprego de nova tecnologia no SIN, bem como em seu caso particular de
localização de PMU no SMFS em implantação pelo ONS, com certeza
126
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
possibilita a quebra de paradigmas na relatividade de contextos inicialmente
tão diferentes.
A abordagem realizada é a primeira contextualização utilizada para o
encaminhamento das propostas de critérios que visem atender de forma mais
adequada à necessidade dos agentes de geração e transmissão do SIN em
relação às questões que envolvem a localização de PMU no SMFS nacional.
Não se podem caracterizar isoladamente as necessidades dos agentes
envolvidos sem antes perpetrar pelos caminhos desbravados pelo ONS que, de
uma forma ou de outra, agregam, e muito, no atendimento às expectativas e
necessidades dos agentes no sentido de se estabelecer um SMFS eficiente.
Com o novo foco de operador de instalações para os agentes, não se
desfaz, no entanto, sua condição básica de “mantenedor de requisitos
sistêmicos”. A visão das atividades desenvolvidas pelo ONS, através de seus
projetos em execução, complementa as bases propostas para a adequação de
possíveis critérios a serem adotados pelos agentes. Desta forma, estabelecemse as premissas necessárias para o suporte da demanda de caracterização de
roteiros para estudos de viabilidade de implementação suplementar de PMU no
SIN. Pode-se assim, estabelecer a complementaridade de atendimento às
necessidades detectadas dos agentes com foco na melhor observabilidade de
seus ativos.
5.5.2 Necessidades atuais dos agentes de transmissão e geração do
SIN
Na função de operador de instalações, os agentes se voltam para as
questões relativas intrínsecas às suas novas atribuições. Desta maneira,
observam-se reestruturações profundas nos processos operativos e reflexões
nas filosofias até então adotadas. Os impactos de tais mudanças propõem uma
nova visão, não mais detida exclusivamente no sistema elétrico, mas sim em
suas peças de configuração.
127
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
A Parcela Variável atribuída aos ativos de transmissão conduz a novas
adaptações no “como fazer” em relação aos critérios de manutenções
programadas, assim como nas questões que envolvem o MRA das unidades
geradoras. A disponibilidade dos ativos torna-se imperativa na visão do agente,
contudo, sabe-se que os contrastes com segurança operativa permearam
novos equilíbrios. Em um primeiro momento, achava-se que haveria uma perda
na segurança com relação à premência da disponibilidade. Atualmente, no
entanto, verificou-se que a disponibilidade é conquista da segurança operativa,
da robustez sistêmica e da qualidade de um conjunto de aspectos dinâmicos
que envolvem o planejamento, a operação e a manutenção do sistema.
Grandes transformações rondam os interesses dos agentes no sentido de
ampliar a eficiência operacional que envolve processos e ativos, bem como o
aumento da automação de seus sistemas proporcionando melhores níveis de
teleassistência às suas instalações. A retirada de pessoas das subestações e
usinas já é realidade para muitos agentes do SIN. Em meio ainda às situações
de transição em que vários problemas de infraestrutura e sinergia de logísticas
apropriadas a essa desassistência física se apresentam, um caminho sem volta
parece estar traçado.
Envolver menores custos de operação e manutenção, agregando-se
outros percentuais às receitas estabelecidas são fatos evidentes às novas
propostas dos agentes.
No entanto, o fator tempo ainda contradiz grandes teorias de
disponibilização de ativos para o sistema. Isto porque a desassistência física
pautada em critérios estatísticos luta para se estabelecer devido às grandes
dificuldades em atendimento às demandas de padronização de equipamentos
de um parque instalado antigo que se modifica em um ritmo não muito
acelerado. Inicialmente os ganhos são expressivos devido às medidas
inovadoras de choque para o que antes estava estabelecido. No entanto,
requerem-se muitos cuidados com o avanço destas apropriações, pois
demandam contínuos esforços no sentido de se preservar a operacionalidade
128
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
remota das estações, configurando-as de forma a garantir segurança e
disponibilidade de todos os seus ativos para o sistema.
Em um breve resumo das atuais necessidades dos agentes referentes aos
novos desafios, podem-se salientar:
a) Melhoria do telecontrole, tornando-o mais eficiente e confiável, situação
diretamente ligada à teleassistência e disponibilidade de ativos para o sistema.
b) Disponibilização máxima de ativos com equilíbrio entre as ações de
manutenção programada e a máxima eficiência operacional.
c) Teleassistência de instalações pautada no aumento da automação e
estrutura de telecomunicações como condição de agregar valor e diminuir
custos operacionais. Esses objetivos ainda esbarram na transição de funções
no novo modelo, bem como enfrentam problemas de compatibilizações de
tecnologias. Além disso, a retirada de pessoal qualificado e experiente de
atividades relacionadas à operação das instalações deve ser realizada com
muito critério. A diminuição de custos operativos chega a um estágio em que o
planejamento é um grande desafio, pois a dinâmica introduz variáveis a todos
os momentos e a chance do erro acontecer pode ser grande.
d) Prover adicional à RAP através do aumento da eficiência operacional
pelo planejamento de atividades de operação e manutenção. Este adicional é
obtido através da diminuição de indisponibilidades de ativos no SIN em relação
à Parcela Variável.
e) Padronização dos processos de manutenção com atividades de linha
viva em evidência, pois o foco é a ininterruptibilidade do sistema de forma a
aumentar a disponibilidade.
f) Introdução de novas metodologias, ferramentas e tecnologias que
permitam aumentar a condição de disponibilidade de ativos de geração e
transmissão, principalmente no que diz respeito à teleassistência e eficiência
operacional. Em decorrência, espera-se um aumento da garantia da segurança
129
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
operativa,
diminuindo-se
as
possibilidades
de
indisponibilidades
de
equipamentos e interrupção de cargas.
g) Equipamentos com menores taxas de falha e de preços competitivos,
aumentando a confiabilidade operativa a partir de uma disponibilidade mais
ampla para o sistema.
Pode-se dizer que essas necessidades do momento se aderem
perfeitamente às instalações de PMU no SIN, pois o aumento de confiabilidade
requerido, a melhor observabilidade do ativo, bem como a melhoria de
condições para a teleassistência, assim como são fatores primordiais para a
atuação dos agentes em sua função mantenedora, são também ganhos
esperados pela implantação de SMFS nesse sistema.
5.5.3 Informações ao agente sobre a implantação do SMFS por
etapas
No presente trabalho não se propõe listar as barras escolhidas pelo ONS
em seus estudos para a localização de PMU de forma a viabilizar os objetivos
de observabilidade pretendidos. Neste sentido, embora não se pretenda
realizar estudos de caso, em alguns momentos utilizam-se nomes e situações
reais para se empreender pesquisas necessárias para apropriação de eficácia
dos conceitos e definições no âmbito do SMFS do ONS de um modo geral.
De acordo com os Procedimentos de Rede “ Como coordenador da
operação do sistema, o ONS tem suas atribuições aplicadas sobre a rede de
operação, que compreende as usinas com a programação e despacho
centralizados; a rede básica, utilizada para transporte de grandes blocos de
energia dos centros de produção até os centros de consumo; e a rede
complementar, composta por instalações situadas além dos limites da rede
básica cujos fenômenos têm influência significativa na operação ou no
desempenho da rede básica.”
130
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Tem-se também que “Atende-se às condições de observabilidade e
controlabilidade, necessárias à operação do sistema, por meio da rede de
supervisão, constituída da rede de operação e de outras instalações cuja
supervisão é necessária para a operação. A rede de simulação é aquela que
precisa ser representada para garantir que os estudos elétricos desenvolvidos
pelo ONS, no cumprimento das suas atribuições, apresentem resultados que
reproduzam, com grau de precisão adequado, os fenômenos que ocorrem no
SIN.” Desta maneira pode-se observar que as barras indicadas nos cálculos
desenvolvidos para a implantação de um SMFS em etapas possuem tensões
de valores variados não se atendo a valores referentes à rede básica,
apresentando inclusive tensão de 69 kV, dentre outras, por causa dos critérios
utilizados para a obtenção de observabilidade. Desta forma, a rede de
supervisão
é
considerada
para
a
verificação
da
observabilidade
e
controlabilidade requerida para a definição dos pontos onde se localizam as
PMU no SIN.
Torna-se importante salientar que os estudos do ONS em relação à
observabilidade do sistema nacional referem-se a esta questão utilizando-se
apenas PMU. Neste sentido as condições de observabilidade atuais a partir de
informações pelo sistema SCADA não contemplam os benefícios esperados da
aplicação fasorial, não significando com isso que inexista observabilidade. No
entanto, pela condução atual da implantação do SMFS por etapas no SIN,
percebe-se que está em andamento uma transição tecnológica híbrida que vai
aos poucos estabelecer uma estrutura que contemporize as implementações
necessárias diante dos recursos financeiros disponíveis.
Diante dos custos elevados para se obter a observabilidade plena do SIN
através da implantação de uma só vez de todas as PMU necessárias foram
realizados vários estudos de forma a minimizarem-se os impactos financeiros
diante das melhores soluções em termos de profundidade de nãoobservabilidade. Utiliza-se o modelo simplificado de planejamento de tempo
real do SIN de 1495 barras para a realização de estudos relacionados à
topologia. Utiliza-se o modelo base do planejamento de tempo real do SIN de
131
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
2234 barras para a realização das análises de melhorias na estimação de
Estado.
Em um breve resumo dos estudos do ONS para implantação do SMFS por
etapas no SIN observou-se que [KEMA-07b]:
a) O método de uma fase enfatiza a diminuição da profundidade de nãoobservabilidade com o menor número possível de PMU.
b) O método de duas fases considera também a priorização de barras
com níveis de tensão mais altos.
c) Dos estudos referentes à fase 4 do Projeto ESTAL vistos anteriormente,
o número de PMU para se alcançar a observabilidade plena é de 425, sendo
necessária a adição de 364 PMU ao conjunto atual de 61 PMU instaladas.
d) Constatou-se que nos estudos por etapas 46 PMU precisam ser
instaladas para se alcançar uma não-observabilidade de profundidade 6.
Verificou-se também que se adicionando mais 36 PMU, é alcançada nãoobservabilidade de profundidade 4. A não-observabilidade de profundidade 1
pode ser alcançada se instalando um número total de 390 PMU, incluindo-se
aqui as 61 existentes.
e) Observou-se que o conjunto de localizações para instalação em etapas
das PMU foi projetado para nível 3 de tolerância, caso 3 PMU sejam perdidas
simultaneamente. Assim, para se assegurar um desempenho confiável de um
Estimador de Estado aprimorado por PMU é importante que exista certo nível
de tolerância à perda simultânea de algumas dessas unidades.
f) Observou-se também que este estudo de instalação considera que os
fasores de tensão e de corrente de linha estão sendo monitorados em cada
posição selecionada. Desta forma, a localização de uma PMU para o estudo
em etapas deve ser interpretada como uma localização de um Concentrador de
Dados Fasoriais de Subestação (SPDC).
132
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
g) Para o estudo em etapas, as PMU do projeto 6.2 e as adicionais
exigidas para operação Black-start formam um conjunto de 61 PMU, que são
consideradas como a base existente de PMU. O nível 14 de nãoobservabilidade foi alcançado por estas 61 PMU. Verifica-se que estas 61 PMU
tornam 261 das 1457 barras observáveis.
5.6 Proposta de Localização de PMU – Critério de Interface
entre as Macrofunções e os Requisitos de Atendimento
Para a definição de estratégias para os agentes verificarem suas
condições de observabilidade em relação a informações provenientes de PMU,
muitas análises paralelas foram empreendidas. Para a categorização de
informações e processos vinculados à escolha mais sensata, maior a
dificuldade em se verificarem ações possíveis para a maioria dos agentes,
mesmo que posteriormente tenha que se entrar em análises de casos
particulares, função de cada agente de acordo com seus próprios objetivos.
Desta forma, para se realizar um diagnóstico da observabilidade dos
agentes verificou-se o inter-relacionamento entre os processos e produtos de
cada Macrofunção Finalística apresentada. Uma extensa análise efetuada
relaciona as atividades interdependentes denominadas neste trabalho de
Correspondências Biunívocas. Estas correspondências demonstram uma
dependência mútua entre produtos de uma macrofunção com insumos de outra
e vice-versa.
Na
Figura
5.9,
conforme
[ONS-09]
visualiza-se
esse
tipo
de
correspondência apurado com relação à Macrofunção Consolidação da
Previsão de Carga. A seta bidirecional evidencia a característica biunívoca do
processo. Assim, da mesma forma que neste exemplo, todos os demais casos
envolvendo as Correspondências Biunívocas foram identificados e analisados.
133
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Figura 5.9- Correspondências Biunívocas - Macrofunção Consolidação da Previsão
de Carga [ONS-09]
Contudo, estas análises tendem a várias outras importantes conclusões
que podem ser utilizadas para uma grande gama de necessidades que
envolvem esses processos, mas que, no momento, serão abreviadas apenas
como condição do caminho proposto para atendimento às premissas de
localização de PMU no SIN, numa visão diferenciada.
Com as análises que envolvem os produtos das macrofunções,
especialmente as que possuem Correspondências Biunívocas pode-se
observar o atendimento a três requisitos basicamente. Desta forma, pode-se
interpretar analogamente como se fossem requisitos da parte interessada
como, por exemplo, quando de Sistemas de Gestão da Qualidade. Neste
sentido, apuram-se principalmente os requisitos (i)Sistema Interligado, (ii)Ativos
de Geração e Transmissão e (iii)Carga para o atendimento às partes
interessadas ONS, Agentes (Transmissão e Geração) e Clientes (Distribuição,
Consumidores Livres, Importadores, Exportadores, DIT, etc.), respectivamente.
134
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
A opção por se determinar uma única parte interessada para cada
requisito de atendimento faz parte da metodologia aplicada, pois se sabe que
no rigor de uma análise mais profunda, confundem-se interesses mútuos. O
atendimento aos requisitos, neste caso, seriam atendimentos a interesses
comuns a todos que, no entanto, não se referem às particularidades dos
interesses específicos que estão fora do contexto deste trabalho.
Para que se possa formalizar, ou melhor, especificar o requisito de forma
a ser utilizado como critério, faz-se também uma correspondência como
demonstrado na Tabela 5.1 abaixo apresentada.
Tabela 5.1 – Parte Interessada x Requisito de Atendimento
Parte Interessada
Requisito de Atendimento
ONS
Sistema Interligado
AGENTES
CLIENTES
Ativos de Geração e
Transmissão
Carga
Para que a instalação de PMU no SIN possa estabelecer um grande
SMFS de forma a amplamente atender aos requisitos comuns das partes
interessadas, bem como aos seus interesses próprios, verifica-se a
necessidade de análises que complementem aquelas realizadas pelo ONS.
Desta forma, entende-se que a parte interessada ONS, através de seus
projetos de planejamento para instalação de PMU no SIN criou a condição para
satisfazer ao seu requisito de atendimento Sistema Interligado e, em parte, aos
requisitos dos agentes e da carga.
Observa-se que existem nos Procedimentos de Rede, em seu Módulo 25
– Apuração dos dados, relatórios da operação do Sistema Interligado Nacional
e Indicadores de desempenho, vários indicadores que possibilitam acompanhar
o desempenho tanto dos requisitos de atendimento quanto da parte
interessada para o SIN. Assim, faz-se menção principalmente às possíveis
135
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
adaptações que podem ser realizadas de forma a serem utilizados esses
indicadores como critérios de acompanhamento para implementação de
controles para diversos fins, bastando-se realizar adequações em suas
fórmulas e referências. Desta forma também podem ser utilizados para
elaboração de critérios de instalações de PMU, com algumas adaptações, pois
registram em suas prerrogativas os requisitos do Sistema Interligado, Ativos de
Geração e Transmissão e Carga. Pode-se considerar que essas adaptações se
constituem em verdadeiros “pulos do gato” da convergência da proposta que
vai validar os critérios escolhidos. Uma vantagem neste sentido é a visibilidade
histórica que pode ser manipulada adequando-se às novas solicitações e
adequações realizadas para o novo indicador. Pode-se dizer então, que os
indicadores de qualidade de energia elétrica, constantes no Submódulo 25.6 –
Indicadores de Qualidade de Energia Elétrica – Frequência e Tensão, serão
mais precisos à medida que as unidades PMU estiverem instaladas no SIN.
Desta forma, com base na metodologia que especifica partes interessadas
e requisitos de atendimento, prossegue-se a estruturação para a obtenção de
critérios que possam ser utilizados como diagnóstico para a definição de locais
onde sejam instaladas PMU de forma a melhor servir aos agentes em relação
às suas prementes necessidades.
5.7 Proposta de Localização de PMU – Metodologia dos
Critérios Cruzados
Através das explanações realizadas anteriormente, visualiza-se que
existem vários critérios e metodologias para o controle e acompanhamento dos
processos que englobam a sustentação das Macrofunções Finalísticas por
parte do ONS. No entanto, verifica-se que necessitam de um link com o foco de
localização de PMU para atendimento aos objetivos dos agentes e de
atendimento à carga do ponto de vista da parte interessada, ou seja, os
clientes anteriormente mencionados. No atendimento à proposta de se
estabelecer critérios que possam balizar ações por parte dos agentes de
136
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
transmissão e geração em relação ao posicionamento de PMU no SIN,
considera-se que a parte interessada ONS encontra-se atendida através das
formalizações apresentadas. Assim, visualiza-se que o requisito Sistema
Interligado está atendido através da implantação das ações previstas nos
projetos para a configuração do SMFS brasileiro.
No caso do requisito Carga, cuja parte interessada é representada pelos
ditos clientes, considera-se que o estabelecimento de critérios que contemplem
o atendimento a tal requisito extrapola o objetivo proposto no presente trabalho,
que são os agentes.
No entanto, como forma de se evidenciar um encadeamento de raciocínio
e uma metodologia que pode ser estendida a esses dois requisitos mostram-se
as possibilidades de critérios nesses casos, sem, no entanto, demasiar-se em
uma profundidade de conceitos e explanações. Assim sendo, apresentam-se
tanto para Carga quanto para Sistema Interligado, opções de critérios com
base na metodologia a ser utilizada para o atendimento ao requisito Ativos de
Geração e Transmissão.
Desta forma, para haver uma convergência de metodologias até aqui
apresentadas é necessário que haja, pode-se assim dizer, uma “miscigenação”
de atributos. Então, primeiramente elegem-se de cada metodologia os
aspectos mais importantes para compor os critérios de localização de PMU que
fazem contexto nas necessidades dos agentes.
Considera-se assim, que se utiliza a Metodologia do ONS e a Metodologia
do Agente (proveniente da evidência de suas necessidades) para se criarem
critérios de atendimento ao requisito Ativos de Geração e Transmissão. À esta
nova metodologia estabelecida a partir desta relação denominou-se Critérios
Cruzados, nesta dissertação.
Desta forma, partindo-se da chamada Metodologia do ONS, através dos
conceitos anteriormente informados utilizados por ele para efetuar os cálculos
técnicos de localização de PMU, pode-se selecionar com propriedade:
137
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
a) Observabilidade
Entende-se como a condição da rede na qual em um ponto de localização
de uma PMU um subconjunto das tensões de barra do sistema possa ser
diretamente calculado a partir das medições conhecidas.
b) Nível de não-observabilidade
Entende-se como o número máximo de barras não observáveis
conectadas, utilizando-se apenas medições de PMU.
c) Profundidade de não-observabilidade
Entende-se como o valor máximo da mínima distância (barras que estão
conectadas diretamente, fornecem uma mínima distância) de qualquer barra
observável.
d) Nível de Tensão
Refere-se à característica intrínseca de tensão das barras do sistema.
Verificou-se que tão importante quanto a limitação da profundidade da nãoobservabilidade é levar em consideração os níveis de tensão na priorização
dos locais de instalação das PMU. Isto porque normalmente as linhas de
transmissão de alta tensão são projetadas para um fluxo de potência mais
pesado e para distâncias maiores, constituindo uma coluna vertebral do
sistema de potência (tronco do sistema) [KEMA-07b]. Desta maneira, o nível de
precisão das medições e os requisitos de confiabilidade são mais altos que
para linhas de níveis mais baixos de tensão. Compreende-se que após uma
perturbação, por exemplo, informações rápidas e precisas sobre as barras de
alta tensão são muito valiosas para a recomposição do sistema.
No entanto, as simulações envolvendo apenas esse critério mostraram-se
não
recomendáveis,
pois
não
apresentaram
nenhuma
melhoria
na
profundidade ou no nível de não-observabilidade. Constata-se que o critério de
tensão simples para instalação em etapas é altamente ineficiente na tentativa
138
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
de melhorar os níveis de não-observabilidade do sistema. Porém verifica-se de
outra forma que considerar os níveis de tensão das barras constitui-se em um
co-requisito chave para se decidir a ordem de instalação das PMU no sistema.
5.7.1 Critérios para atendimento ao requisito Sistema Interligado
Como referido anteriormente, o atendimento a este requisito faz parte dos
projetos em andamento do ONS e, nesta circunstância, fazem-se apenas
menção à sua aplicabilidade através da utilização da metodologia dos Critérios
Cruzados. São realizadas abordagens de retorno da pesquisa bibliográfica
realizada, no intuito de se caracterizar a abrangência do atendimento a este
requisito constante em documentação operativa.
Através das medições de grandezas elétricas como, por exemplo, tensão
das barras, correntes de linha e frequência, de forma fasorial, possibilita-se
estabelecer as necessidades sistêmicas a serem atendidas. A partir destas
evidências, busca-se o cruzamento com os critérios elencados na Metodologia
do ONS, buscando-se o atendimento deste requisito.
Visando caracterizar as possibilidades geradas pelos Critérios Cruzados,
estabeleceu-se, sob forma de uma matriz, as combinações provenientes deste
desenvolvimento. A Tabela 5.2 abaixo demonstra esta configuração dos
critérios a partir destas metodologias, constituindo-se desta forma os Critérios
Cruzados para atendimento ao requisito Sistema Interligado.
139
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Tabela 5.2 – Critérios Cruzados para atendimento ao requisito Sistema Interligado
Critérios
Cruzados
Observabilidade
Nível
Profundidade
Nivel de tensão
Estabilidade
Eletromecânica
Estabilidade
Eletromecânica por
Observabilidade
Estabilidade
Eletromecânica
por Nível
Estabilidade
Eletromecânica
por
Profundidade
Estabilidade
Eletromecânica
por Nível de
tensão
Limites de
intercâmbio de
energia
Limites de
intercâmbio de
energia por
Observabilidade
Limites de
intercâmbio de
energia por Nível
Registro da
dinâmica de longo
prazo do sistema
Registro da dinâmica
de longo prazo do
sistema por
Observabilidade
Registro da
dinâmica de longo
prazo do sistema
por Nível
Precisão do
estimador de estado
Precisão do
estimador de estado
por Observabilidade
Precisão do
estimador de
estado por Nível
Limites de
intercâmbio de
energia por
Profundidade
Registro da
dinâmica de
longo prazo do
sistema por
Profundidade
Precisão do
estimador de
estado por
Profundidade
Limites de
intercâmbio de
energia por
Nível de tensão
Registro da
dinâmica de
longo prazo do
sistema por
Nível de tensão
Precisão do
estimador de
estado por Nível
de tensão
Para o entendimento dos Critérios Cruzados, verifica-se, por exemplo, a
situação da estabilidade eletromecânica. Assim observa-se que a interrelação
destes critérios representa o estudo desta estabilidade em relação aos
parâmetros
de
observabilidade,
de
nível
de
não-observabilidade,
de
profundidade da não-observabilidade e do nível de tensão avaliado. Verifica-se
desta maneira o estudo que envolve determinada barra no sistema, com intuito
de se apurar a sua importância nas simulações de estabilidade eletromecânica
no sistema, referenciando-a aos conceitos da Metodologia ONS de forma a se
perceber se sua importância foi retratada neste perfil. Para esta verificação
foram utilizadas várias técnicas por parte do ONS que englobam algoritmos
específicos. A utilização dos Critérios Cruzados para o atendimento ao
requisito Sistema Interligado compreende a simulação dos pontos a serem
introduzidas PMU no SIN, avaliando-se os parâmetros de profundidade, nível,
observabilidade e nível de tensão. Neste caso os Critérios Cruzados
praticamente não são uma proposta e sim uma constatação dos estudos
realizados pelo ONS.
A explanação é análoga para os demais Critérios Cruzados para
atendimento a este requisito.
140
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Ressalta-se que os Critérios Cruzados em seu atendimento ao requisito
Sistema Interligado, que por sua vez são atendidos pelos projetos de
implantação de um SMFS nacional, também devem atender às prerrogativas
de instruções normativas do ONS. Neste sentido, contextualizam-se esses
atendimentos às normas vigentes de acordo com a importância sistêmica
identificada para os componentes estratégicos do SIN.
No estudo bibliográfico realizado, no Submódulo 23.6 – Critérios para
identificação das instalações e componentes estratégicos do Sistema
Interligado Nacional [ONS-09], em seu subitem 5.2 Critérios para identificação
das instalações e componentes estratégicos verificam-se em seu item 5.2.1:
“São considerados instalações e componentes estratégicos do SIN
aqueles que atenderem a pelo menos um dos critérios descritos a seguir:
a) o desligamento intempestivo da instalação ou de parte dela é causa de
interrupção significativa de carga numa região geográfica, unidade da
federação, capital ou grande polo industrial, tendo como referência a escala de
severidade indicada no item 6.13 do Submódulo 25.3. Esta escala de
severidade utilizada para a classificação dos eventos considera os fatores
carga total interrompida, tempo de interrupção, horário do evento, abrangência
e população afetada.
b) a instalação ou o componente faz parte de corredores de recomposição
fluente – descritos em instruções de operação – que possam impedir ou
retardar o restabelecimento de cargas em uma região geográfica, unidade da
federação, capital ou grande polo industrial.
c) o desligamento intempestivo da instalação ou de parte dela é causa de
instabilidade de potência, frequência ou tensão numa região geográfica (Norte,
Nordeste, Sul, Sudeste e Centro-Oeste).
d) a indisponibilidade da instalação ou de parte dela é causa de restrição
nas transferências energéticas e coloca em risco o atendimento de uma região
141
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
geográfica, unidade da federação ou capital ou compromete o processo de
otimização energética do SIN, tendo como referência resultados de simulações
computacionais.
Observa-se que desses quatro critérios evidenciados, pode-se verificar
que dois tendem a atender o requisito Sistema Interligado diretamente (c) e (d).
Verifica-se também que os outros dois (a) e (b) tendem a atender o requisito
Carga como conceituados neste trabalho. Desta forma, demonstra-se a
convergência da modelagem proposta dos requisitos, em seu sentido mais
amplo, incorporando as regras já estabelecidas, evidenciando-se sua total
aplicabilidade.
5.7.2 Critérios para atendimento ao requisito Carga
A partir dos estudos empreendidos, buscaram-se analisar do ponto de
vista dos agentes de transmissão e geração as alternativas que mais
configurassem um atendimento às suas necessidades em relação ao
posicionamento de PMU no sistema. Entende-se que da mesma forma do
requisito Sistema Interligado, o requisito Carga é importante para o estudo
ampliado, diga-se completo dos impactos de localizações de PMU em todo o
sistema, no entanto, não é o foco central do estudo proposto. Para identificar
com maior clareza os Critérios Cruzados utilizados, configura-se abaixo uma
proposta para acompanhamento de atendimento ao requisito Carga, conforme
a Tabela 5.3.
Tabela 5.3 – Critérios Cruzados para atendimento ao requisito Carga
Critérios
Cruzados
DEC
(Distribuição)
FEC
(Distribuição)
Ponto de Controle
Observabilidade
DEC por
Observabilidade
FEC por
Observabilidade
Ponto de
Controle por
Observabilidade
Nível
DEC por Nível
FEC por Nível
Ponto de Controle
por Nível
Profundidade
Nivel de Tensão
DEC por
Profundidade
FEC por
Profundidade
DEC por Nível de
Tensão
FEC por Nível de
Tensão
Ponto de Controle
por Profundidade
Ponto de Controle
por Nível de
Tensão
142
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Para a determinação de critérios representativos da carga que exprimam
uma escala de valores que assuma importância nessa investigação foram
analisados vários indicadores e referenciais. Busca-se representatividade
técnica e econômico-financeira, compatibilizando-se os interesses iniciais
propostos de necessidades para atendimento aos critérios estabelecidos.
Neste sentido foram selecionados os critérios de DEC (Distribuição), FEC
(Distribuição) e Ponto de Controle.
Verificou-se desta forma que o indicador de DEC, bem como o indicador
de FEC, ambos medidos pelas distribuidoras de energia com base em
instruções da ANEEL constituem relevância para o atendimento ao requisito
Carga no contexto deste trabalho. Os conceitos simplificados de DEC e FEC
são os seguintes:
Duração Equivalente de interrupção por unidade Consumidora (DEC):
Intervalo de tempo que, em média, no período de apuração, em cada
unidade consumidora do conjunto considerado ocorreu descontinuidade da
distribuição de energia elétrica [ANEEL-11].
Frequência Equivalente de interrupção por unidade Consumidora (FEC):
Número de interrupções ocorridas, em média, no período de apuração, em
cada unidade consumidora do conjunto considerado [ANEEL-11].
Nas tratativas utilizadas para a verificação das barras selecionadas para a
instalação de PMU localizadas na Rede de Supervisão denominam-se barras
de carga aquelas barras que atendem aos considerados Clientes no estudo
proposto. Neste sentido consideram-se Clientes os agentes de Distribuição, os
Consumidores Livres, os Importadores, os Exportadores, as DIT, dentre outros.
Para o DEC e FEC, concentra-se nos consumidores das distribuidoras e seus
acessantes na formação da categoria Clientes.
Desta forma deve-se propor metodologia de acompanhamento aos
agrupamentos listados dos agentes de distribuição relativos a esses
143
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
indicadores, referenciando-se às barras de carga que atendem diretamente a
esses grupos.
Procedem-se à verificação de DEC e FEC nas barras de carga detentoras
dos maiores valores destes indicadores, apurando-se suas condições em
relação aos critérios de observabilidade, nível de não-observabilidade,
profundidade de não-observabilidade e nível de tensão. A partir disso podemse confrontar essas barras com as barras de carga selecionadas pelo ONS
para a instalação de PMU, aferindo-se para os chamados Clientes a efetividade
de visibilidade proposta.
Como as considerações aos indicadores de DEC e de FEC são as
mesmas, apresenta-se abaixo, a metodologia estabelecida para DEC,
considerando-se análoga a situação do FEC.
a) DEC por Observabilidade
Refere-se à condição de observabilidade ou não-observabilidade da barra
de carga que atende aos chamados Clientes com maiores indicadores de DEC
verificados.
b) DEC por Nível
A partir da identificação do DEC Observabilidade prossegue-se à
identificação do DEC Nível. Desta forma, caso haja observabilidade tem-se
indicador de nível 0 ou 1. No caso de não-observabilidade os valores de nível
serão iguais ou superiores a 2. Quanto maior este valor e o valor do DEC, pior
se constitui o indicador.
Pode-se dizer que o DEC Nível refere-se à localização da barra de carga
(que atende às cargas de distribuição com maiores indicadores de DEC) em
relação ao conjunto não observável que participa, identificando-se o número
máximo de barras não observáveis conectadas desse conjunto.
144
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Como referência de um conjunto de barras do sistema e não somente de
uma barra, verifica-se que existe a necessidade de analisar este indicador
juntamente com os outros, não sendo determinante apenas seu valor.
Permite visualizar de qual conjunto de nível de não-observabilidade de
DEC por PMU a barra de carga participa. Verifica-se se a barra de carga está
numa ilha não-observável de DEC por PMU e qual o nível de nãoobservabilidade dessa ilha.
c) DEC por Profundidade
Refere-se à condição de distância das barras de carga avaliadas (maiores
indicadores de DEC verificados) em relação à localização de PMU na barra de
carga mais próxima.
d) DEC por Nível de Tensão
Refere-se ao nível de tensão da barra de carga, que alimenta as cargas
visualizadas como de DEC mais elevado para o agente de distribuição.
Outro indicador importante a ser considerado para atendimento ao
requisito Carga refere-se ao Ponto de Controle. A relevância da escolha deste
indicador está na condição de que a continuidade do serviço da rede básica é
representada por indicadores monitorados em pontos de controle. Assim, as
verificações
consideradas
nas
Macrofunções
Finalísticas
possibilitam
contextualizar essa relevância na criação de identidades de controle relativas
às PMU.
Em conceito, entende-se por ponto de controle a instalação ou conjunto
de instalações na fronteira entre a rede básica e os ativos de conexão com os
agentes de geração, de distribuição, consumidores livres, importadores,
exportadores e Demais Instalações de Transmissão (DIT) [ONS-09]. Pode-se
desta forma visualizar sua importância, pois se refere aos chamados Clientes,
parte interessada para atendimento ao requisito Carga.
145
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
A ideia é de se apurar os pontos de controle mais críticos e avaliá-los em
relação à localização de PMU nas barras próximas a estes pontos. Existem
critérios para acompanhamento dos pontos de controle da rede básica,
orientados a partir dos Procedimentos de Rede, apurados pelo ONS. Com isto,
apropria-se
deste
controle,
relativando-o
às
necessidades
de
inter-
relacionamento com a determinação de localização de PMU no SIN.
Nos critérios de apuração atuais, entende-se como interrupção de serviço
do ponto de controle a condição em que esse ponto de controle permanece
com tensão nula por um período maior ou igual a 1 (um) minuto, em função de
problemas internos ou externos à rede básica, sejam os eventos, locais ou
remotos, programados ou não [ONS-09].
A
interrupção
de
serviço
do
ponto
de
controle
não
implica
necessariamente em interrupção de fornecimento a consumidores, no caso aos
denominados Clientes.
Para uma melhor adequação da proposta para o indicador Ponto de
Controle verificou-se ser benéfico o aproveitamento das regras válidas
estabelecidas, apuradas pelo ONS. Assim, aproveitam-se os indicadores
utilizados para a verificação da continuidade de serviço dos pontos de controle,
a saber [ONS-09]:
a) Duração da Interrupção do Ponto de Controle (DIPC)
O indicador DIPC é definido como o somatório das durações das
interrupções do ponto de controle com duração maior ou igual a 1 minuto, no
período de apuração.
b) Frequência da Interrupção do Ponto de Controle (FIPC)
O indicador FIPC é definido como o número de vezes em que ocorreu
interrupção do ponto de controle com duração maior ou igual a 1 minuto, no
período de apuração.
146
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
c) Duração Máxima da Interrupção do Ponto de Controle (DMIPC)
O indicador DMIPC é definido como a maior duração de interrupção do
ponto de controle entre aquelas utilizadas no cálculo do indicador DIPC, no
período de apuração.
Desta forma, verifica-se a partir de [ONS-09] que “Os valores de
referência dos indicadores de continuidade, que servem de base para o
gerenciamento desse fenômeno, foram estabelecidos pelo ONS a partir de
cálculos preditivos de desempenho dos pontos de controle. Nesses cálculos
preditivos foram considerados diversos fatores de influência, entre os quais o
tipo de arranjo de barramento, o tipo e o número de instalações conectadas ao
ponto de controle, as características da proteção efetivamente instalada, bem
como os valores históricos apurados para os indicadores.” Um encadeamento
substancial de fatores de influência extremamente benéficos aos objetivos
propostos para atendimento ao requisito Carga.
Desta maneira, no estabelecimento da correspondência necessária para o
atendimento a esse requisito, apuram-se esses indicadores para os pontos de
controle dos agentes, identificando-se a localização destes pontos em relação
aos critérios ditos do ONS. Procede-se então à verificação da observabilidade
no ponto de controle, dos níveis de não- observabilidade, da profundidade, bem
como do nível de tensão do ponto de controle avaliado, similarmente às
análises realizadas para DEC e FEC. Possibilita-se, desta forma, a criação dos
seguintes indicadores:
a) Ponto de Controle por Observabilidade
b) Ponto de Controle por Nível
c) Ponto de Controle por Profundidade
d) Ponto de Controle por Nível de Tensão
147
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Verifica-se também muito positiva a adoção do indicador Ponto de
Controle, pois ele manifesta uma integração entre o requisito Carga e o
requisito Ativos de Geração e Transmissão inserido na rede básica.
5.7.3 Critérios para atendimento ao requisito Ativos de Geração e
Transmissão
Para estabelecerem-se critérios que compatibilizem os interesses dos
agentes em relação aos seus ativos com as estruturas formalizadas pelo ONS
para prover um SMFS por etapas no SIN, torna-se fundamental a avaliação das
necessidades individuais, o atendimento conjunto dessas necessidades e das
perspectivas futuras quanto a novas demandas. Neste sentido foram elencadas
neste capítulo as necessidades dos agentes que juntamente com as diretrizes
do ONS fornecem mecanismos de priorização de implantação de PMU no
sistema.
Avaliadas pormenorizadamente as necessidades dos agentes e as
possibilidades de atendimento por PMU destas expectativas, relata-se dentre
outros também importantes, os seguintes quesitos a serem incorporados nos
Critérios Cruzados como parcela dos agentes:
a) Valor Pagamento Base (PB) Ativo
Sua relevância para compor esses critérios se demonstra na composição
de seus valores para a formação da receita dos agentes de transmissão
através da RAP e avaliada conforme as regras de apuração e contabilização da
Parcela Variável. Verifica-se que ativos de PB elevado são de desempenho
criteriosamente acompanhado pelos agentes através de metodologias de
eficiência operacional. Percebe-se que a indisponibilidade de ativos representa
diversidade de valores de desconto de PV através de regras pré-estabelecidas
em combinação aos quesitos tempo e valor de PB basicamente. Os ativos
identificados
como
linhas
de
transmissão,
transformadores,
reatores,
148
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
capacitores, compensadores síncronos e estáticos, dentre outros, são
remunerados aos agentes por sua disponibilidade sistêmica.
b) Tempo de Assistência
Para compor a parcela dos Critérios Cruzados, o fator relevância a este
quesito diz respeito à sua enorme importância na mensuração do desconto
financeiro por indisponibilidade dos ativos de transmissão e geração. Com a
mola propulsora de eficiência operacional implantada, a necessidade de
desassistência física de instalações já é realidade para muitos agentes. No
entanto, para que seja pleno este processo, com menores riscos de
indisponibilidade de ativos dos agentes, bem como restabelecimento confiável
de cargas e melhor segurança operativa, inevitavelmente se passa por
melhoria de processos de automação e teleassistência, especialmente um
telecontrole eficiente. Nesta demanda de diminuição de custos de manutenção
e
operação
e
melhoria
da
eficiência
operacional
verifica-se
grande
oportunidade para a implementação de novas ferramentas de controle que
agreguem maior visibilidade dos ativos para os agentes, diminuindo-se os
riscos
de
sua
indisponibilidade,
e
ainda
melhorando
o
tempo
de
restabelecimento previsto.
Sabe-se que quando acontece uma ocorrência em uma subestação
teleassistida de grande porte no SIN, alguns riscos são previstos de acontecer,
mas, mesmo assim podem causar grandes danos aos aspectos de
disponibilidade de ativos e no restabelecimento de cargas envolvidas. A
questão
de
tempo
de
assistência
é
muito
importante
e
de
difícil
estabelecimento de critérios únicos, pois se verifica que cada agente detém
uma estratégia para possibilitar diminuir esses períodos. Numa situação em
que um relé de bloqueio é operado numa estação, por exemplo, torna-se
necessário o acionamento de pessoal para realizar inspeção nos equipamentos
desinterligados do sistema, visando seu restabelecimento ou isolamento.
Dependendo do local onde se encontra essa estação e da base de apoio
operacional para o seu atendimento, horas podem se passar até que se
149
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
realizem as inspeções e avaliem-se a disponibilidade ou não dos ativos
envolvidos. Esse tempo é dinheiro para os agentes, pois multiplica-se seu valor
pelos valores de PB dos ativos indisponibilizados, conforme critérios
específicos. Períodos longos de indisponibilidade de ativos de valores elevados
de PB são os piores pesadelos para os agentes do sistema.
Diante desta situação, verificam-se os benefícios da utilização de PMU de
forma a prover observabilidade aos ativos mais importantes de cada agente,
possibilitando utilizarem-se melhores ferramentas de controle para melhoria da
operação e diminuição dos possíveis tempos de indisponibilidades dos seus
ativos. Os Critérios Cruzados proporcionam verificação de como os ativos dos
agentes estão sendo vistos pelo SMFS do ONS. Neste sentido, na visão dos
agentes, deve-se priorizar a observabilidade por PMU de ativos de valor
elevado de PB de forma a possibilitar a diminuição dos tempos de
indisponibilidade. Nesta situação verifica-se a complementaridade dos valores
de PB dos ativos com o tempo de assistência. A observabilidade dos ativos por
PMU insere-se em um conjunto de prevenção de indisponibilidade de ativos
que proporciona a implementação de ferramentas que viabilizem um
restabelecimento mais ágil desses ativos.
c) Valor Mecanismo de Redução de Energia Assegurada (MRA)
Sua relevância para os agentes de geração assemelha-se à da PV para
os
agentes
de
transmissão.
Os
agentes
de
geração
recebem
por
“disponibilidade” de energia gerada, bem como por serviços ancilares de
energia reativa por utilização dessas unidades como geradores síncronos.
Neste contexto, a apuração de períodos dessas unidades indisponíveis para
esses intentos constituem-se em prejuízos a estes agentes. Existe também
uma regulamentação extensa com o propósito da adequação de regras a
serem seguidas pelos agentes, com apuração e contabilização pelo ONS.
150
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
d) Teleassistência Completa
Quando se fala em teleassistência completa refere-se à condição de
telecontrole aos ativos de maior relevância para os agentes. Nesta relevância,
busca-se
não
somente
o
atendimento
às
questões
financeiras
de
disponibilidade como também a importância implícita do ativo no contexto onde
se situa e também na potenciação dos prejuízos relativos ao não atendimento
de cargas contratadas pelos Clientes.
Para a realização plena do processo de desassistência de instalações
relevantes, cuja soma de seus ativos constituem impacto substancial nas
receitas dos agentes, espera-se que o telecontrole dos ativos seja completo de
forma a viabilizar a operação remota pelos centros de operação. Nesta visão,
os agentes devem prover tais recursos para teleassistência, na medida em que
buscam a eficiência operacional e um mínimo de segurança operacional com
controle dos riscos de indisponibilidade de ativos relevantes de seu patrimônio.
Diante da apresentação das escolhas efetuadas para comporem as
parcelas que constituem os Critérios Cruzados, configura-se abaixo uma
proposta para acompanhamento de atendimento ao requisito Ativos de
Geração e Transmissão, conforme a Tabela 5.4.
Tabela 5.4 – Critérios Cruzados para atendimento ao requisito Ativos de Geração e
Transmissão
Critérios
Cruzados
Valor PB Ativo
Tempo para
assistência
Valor MRA
Teleassistência
Completa
Observabilidade
Nível
Profundidade
Nivel de tensão
Valor PB Ativo por
Observabilidade
Tempo para
assistência por
Observabilidade
Valor MRA por
Observabilidade
Valor PB Ativo por
Nível
Tempo para
assistência por
Nível
Valor PB Ativo por
Profundidade
Tempo para
assistência por
Profundidade
Valor MRA por
Profundidade
Valor PB Ativo por
Nível de tensão
Tempo para
assistência por
Nível de tensão
Valor MRA por Nível
de tensão
Teleassistência
Completa por
Profundidade
Teleassistência
Completa por Nível
de tensão
Teleassistência
Completa por
Observabilidade
Valor MRA por Nível
Teleassistência
Completa por Nível
Em relação à parcela de interesse do Valor PB Ativo para a composição
dos Critérios Cruzados obteve-se os seguintes critérios para verificação de
151
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
localização de PMU no SIN para atendimento ao requisito Ativos de Geração e
Transmissão:
a) Valor PB Ativo por Observabilidade
Este indicador visa apurar se existe observabilidade em relação aos ativos
dos agentes que possuem maiores valores de PB. Neste sentido verifica-se
sua importância, pois informa se existe uma abrangência do SMFS sobre as
receitas mais importantes dos agentes. Conforme as listas de instalação de
PMU elaboradas pelo ONS para a implantação em uma ou duas etapas,
verifica-se se existe essa abrangência no próprio local do ativo ou em barras
adjacentes.
b) Valor PB Ativo por Nível
Da mesma forma, a caracterização de nível para os ativos mais
importantes para os agentes em relação ao PB dão a dimensão do contexto de
localização do ativo no sistema. O nível máximo de não-observabilidade em um
conjunto equivale à profundidade máxima encontrada a partir das barras que
compõem tal conjunto. Este indicador deve ser analisado juntamente com os
demais referentes à parcela Valor PB Ativo de forma a se ter visibilidade do
ativo de forma ampla, com verificação de possíveis ações para melhorar sua
visibilidade pelas PMU próximas.
c) Valor PB Ativo por Profundidade
Numa visão mais ampla considera-se que a profundidade representa a
condição de se limitar um número mínimo de PMU no sistema. Isto porque
conduz a análises e simulações de números definidos em todo o sistema, ou
seja, deseja-se um número X de profundidade em todo o sistema. Desta forma
verifica-se que esse indicador estabelece uma condição de análise da
localização do ativo no sistema em relação à distância mínima que ele está de
uma PMU. Essa condição é importante para a realização de análises de custobenefício da implantação de PMU por parte do próprio agente de forma a
152
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
prover observabilidade ao seu ativo de maior valor de PB, ou seja, de maior
receita. Acredita-se que a profundidade seja um dos parâmetros mais
importantes para avaliações neste sentido.
d) Valor PB Ativo por Nível de Tensão
Normalmente os valores de PB são mais elevados na medida em que o
nível de tensão vai aumentando. Desta forma, provavelmente os ativos mais
“lucrativos” dos agentes se apresenta em faixas maiores de tensão. No
entanto, como existem agentes com ativos em um ou vários níveis de tensão,
cabe a cada agente uma análise particular em relação a esse fato.
Em relação à parcela de interesse do Tempo para Assistência para a
composição dos Critérios Cruzados obteve-se os seguintes critérios para
verificação de localização de PMU no SIN para atendimento ao requisito Ativos
de Geração e Transmissão:
a) Tempo para Assistência por Observabilidade
Procede-se à avaliação de observabilidade para as barras que interligam
os ativos de maior interesse para os agentes. Os tempos para assistência
verificam situações críticas dos agentes de geração e transmissão, pois
consideram as instalações desassistidas e com tempos somados de
acionamento, deslocamento, identificação de problemas, inspeções locais e
restabelecimento dos ativos ou seu devido isolamento do sistema. Pode-se
mensurar esses tempos conforme as metodologias de cada agente. Verifica-se
a observabilidade através da localização de PMU na própria barra ou em
barras adjacentes. Essa condição permite se utilizar os benefícios da
tecnologia fasorial no contexto de melhoria operativa dessas unidades,
prevenindo-se as indisponibilidades e facilitando suas interligações ao sistema.
A condição mais crítica para um agente é possuir ativos de maior interesse em
instalações teleassistidas de forma parcial, não observável do ponto de vista de
PMU e com tempo para assistência muito elevado.
153
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
b) Tempo para Assistência por Nível
A partir do momento em que as duas parcelas que compõem esse Critério
Cruzado são mensuráveis, pode-se dizer que quanto maior o valor do produto
desses valores pior será a avaliação da barra que conecta o ativo de maior
interesse do agente. Isto pode ser evidenciado a partir do momento em que o
tempo para assistência elevado é desfavorável da mesma forma que o nível
elevado, analisados separadamente.
c) Tempo para Assistência por Profundidade
Para a análise deste indicador verifica-se que um tempo de assistência
elevado em uma profundidade de barra do ativo também elevada consiste em
uma situação desfavorável para o agente, quer seja de geração ou de
transmissão. A partir do momento em que se diminui o valor das parcelas
desse Critério Cruzado uma melhoria se instala na visão do agente diante de
um ativo importante. Como as medidas de profundidade ditam a questão de um
número mínimo de PMU em um sistema, os agentes devem avaliar as
condições de seus ativos importantes, verificando-se os custos envolvidos para
que se minimizem os impactos deste indicador.
d) Tempo para Assistência por Nível de Tensão
Como a desassistência é um processo que engloba instalações e não
somente determinados ativos ou níveis de tensão verifica-se que todos os
ativos da instalação estão sujeitos aos riscos identificados por esta
desassistência física. O que se pode dizer é que quanto maior o nível de
tensão da instalação e o tempo para a sua assistência, pior se dará a apuração
deste indicador, pois em tensões mais elevadas estão em grande parte os
ativos mais importantes. Os impactos dos valores elevados de tempo de
assistência podem ser minorizados a partir de um eficiente telecontrole com
respectiva teleassistência. Além disso, a empregabilidade de ferramentas de
controle por SMFS tendem a auxiliar na diminuição dos riscos mais críticos à
indisponibilidade dos ativos.
154
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Em relação à parcela de interesse do Valor MRA para a composição dos
Critérios Cruzados obteve-se os seguintes critérios para verificação de
localização de PMU no SIN para atendimento ao requisito Ativos de Geração e
Transmissão:
a) Valor MRA por Observabilidade
Procede-se à avaliação de observabilidade para as barras que conectam
as unidades geradoras ao SIN. Verifica-se sua observabilidade através da
localização de PMU na própria barra ou em barras adjacentes. Essa condição
permite se utilizar os benefícios da tecnologia fasorial no contexto de melhoria
operativa dessas unidades, prevenindo-se suas indisponibilidades e facilitando
suas interligações ao sistema.
b) Valor MRA por Nível
Essa análise se assemelha àquela realizada para o indicador Valor PB
Ativo por Nível.
c) Valor MRA por Profundidade
Essa análise se assemelha àquela realizada para o indicador Valor PB
Ativo por Profundidade.
d) Valor MRA por Nível de Tensão
Essa análise se assemelha àquela realizada para o indicador Valor PB
Ativo por Nível de Tensão.
Em relação à parcela de interesse da Teleassistência Completa para a
composição dos Critérios Cruzados obteve-se os seguintes critérios para
verificação de localização de PMU no SIN para atendimento ao requisito Ativos
de Geração e Transmissão:
155
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
a) Teleassistência Completa por Observabilidade
Este indicador verifica a condição de teleassistência completa para os
ativos mais importantes dos agentes, quer seja por seu interesse no
atendimento aos seus Clientes, quer seja pelos valores de PB ou MRA
recebidos por sua disponibilidade no sistema. Neste sentido, a condição de
telecontrole ao ativo em questão é avaliada de forma a se garantir
observabilidade em ações de teleassistência.
b) Teleassistência Completa por Nível
Em instalações desassistidas, a teleassistência completa representa
quase que uma obrigatoriedade. Nessas situações mais críticas visualiza-se
que a teleassistência a ativos importantes do agente deve representar níveis
baixos de não-observabilidade por PMU que, em caso ideal, devem ser
observáveis e, portanto de níveis 0 ou 1.
c) Teleassistência Completa por Profundidade
Visa apurar se a partir de uma teleassistência completa aos ativos de
maior importância para um agente, qual a real situação da mesma em relação
à profundidade de não-observabilidade. Neste sentido, espera-se que a barra
que interliga um ativo importante possa estar com um nível baixo de
profundidade (quanto mais baixo melhor) para que possa integrar ganhos a
partir de utilização de PMU. Até porque, um custo de implementação de
teleassistência completa deve ter em contra partida uma melhor profundidade,
de preferência com localização de PMU que atenda da melhor forma a
observabilidade desses ativos. As adaptações nos sistemas de controle,
telecomunicações e dados devem ser aferidos de forma a se proporcionarem
condições de instalação de PMU, garantindo sua melhor condição de operação
nos locais que atendam as necessidades de importância operativa e
econômico-financeira.
156
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
d) Teleassistência Completa por Nível de Tensão
Em uma análise dos ativos mais importantes de um agente, observa-se
normalmente a implementação de telecontrole aos ativos de níveis de tensão
mais elevados para lhes proporcionar teleassistência. Esta análise também se
assemelha às demais verificadas para avaliações de nível de nãoobservabilidade.
Após a apresentação dos Critérios Cruzados para o atendimento ao
requisito Ativos de Geração e Transmissão ilustra-se a aplicabilidade da
metodologia a partir dos estudos verificados na instrução normativa
denominada de CD-CT.BR.01 – Instalações e Equipamentos Estratégicos do
Sistema Interligado Nacional [ONS-11]. Em seu item Considerações Gerais
verifica-se:
a) “Cada agente legalmente responsável por instalações e linhas de
transmissão perante a Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL deve
conhecer a relação de instalações e linhas de transmissão classificadas como
estratégicas e definidas neste Cadastro de Informações Operacionais”.
b) “Instalações e linhas de transmissão classificadas como estratégicas
tem tratamento especial, e em função disso, tem acompanhamento
diferenciado de manutenção e cuidados especiais na sua operação”.
c) “O Sistema de Acompanhamento de Manutenção (SAM) foi
desenvolvido para acompanhar, através de indicadores, o desempenho das
unidades geradoras, transformadores, reatores, compensadores síncronos,
compensadores estáticos e das linhas de transmissão, que estejam
classificadas como estratégicas”.
d) “A sistemática de manutenção preventiva, os planos de contingência
para atendimento em emergência e as atividades mínimas de manutenção
previstas para as linhas de transmissão e equipamentos de instalações
consideradas
estratégicas,
são
descritas
no
submódulo
16.2
–
Acompanhamento de Manutenção de Equipamentos e Linhas de Transmissão,
dos Procedimentos de Rede”.
157
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
De forma a conflitar essa norma operativa com a realidade do método
proposto, bem como possibilitar uma mostra prática de aplicação a ativos de
agentes, analisa-se o contexto da norma de Instalações e Equipamentos
Estratégicos em referência à sua aplicabilidade nos ativos da CEMIG Geração
e Transmissão S.A., indicando-se o caminho a seguir nesta análise.
A forma de verificação desta norma será de se identificar os ativos da
CEMIG que se caracterizam como estratégicos para o SIN. A partir desta
identificação o caminho de viabilidade de análise é proposto visando avaliar se
tais ativos são contemplados na observabilidade de PMU a serem
implementadas neste sistema. Esta avaliação, no entanto, é demasiadamente
complexa e extrapola os objetivos iniciais propostos não sendo por isto
avaliada e sim encaminhada.
Neste documento avaliado existe uma relação de instalações e de linhas
de transmissão consideradas estratégicas. As instalações do SIN classificadas
como estratégicas são apresentadas a seguir, em função da repercussão de
seu desligamento. Neste sentido realiza-se um filtro somente dos ativos da
CEMIG que compõem tais requisitos.
• Repercussão Regional
Instalações que, se submetidas a desligamentos forçados, acarretam
impacto sistêmico, afetando a malha principal de transmissão (765kV,
500kV, 440kV, 345 kV e 600kVcc) com repercussão em uma ou mais
regiões geográficas.
Região Sudeste – Instalações CEMIG
Emborcação, Jaguara, São Simão.
158
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Localização de PMU prevista
A análise a ser empreendida é de se verificar a condição das barras que
compõem as estações mencionadas do ponto de vista da observabilidade por
PMU através dos estudos empreendidos pelo ONS. Verificam-se as barras de
Emborcação, Jaguara e São Simão.
• Repercussão em Estados
Instalações que, se submetidas a desligamentos forçados, acarretam
impacto sistêmico com repercussão em um ou mais estados.
CEMIG não possui.
• Repercussão em Capitais
Instalações que, se submetidas a desligamentos forçados, acarretam
impacto em capital de estado.
Região Sudeste – Instalações CEMIG
Bom Despacho 3 e Neves 1.
Localização de PMU prevista
A análise a ser empreendida é de se verificar a condição das barras que
compõem as estações mencionadas do ponto de vista da observabilidade por
PMU através dos estudos empreendidos pelo ONS. Verificam-se as barras de
Bom Despacho 3 e Neves 1.
• Repercussão em Polos Industriais
Instalações que, se submetidas a desligamentos forçados, acarretam
impacto em polos industriais.
Ipatinga 2 e Mesquita.
Localização de PMU prevista
159
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
A análise a ser empreendida é de se verificar a condição das barras que
compõem as estações mencionadas do ponto de vista da observabilidade por
PMU através dos estudos empreendidos pelo ONS. Verificam-se as barras de
Ipatinga 2 e Mesquita.
• Repercussão em Corredores de Recomposição Fluente
Instalações que, se submetidas a desligamentos forçados, acarretam
impacto em corredores de recomposição fluente.
Região Sudeste – Instalações CEMIG
Barreiro 1, Itajubá 3, Itutinga CEMIG, Nova Ponte, Pimenta, São Gonçalo
do Pará, São Gotardo 2, Taquaril, Três Marias e Volta Grande.
Localização de PMU previstas
A análise a ser empreendida é de se verificar a condição das barras que
compõem as estações mencionadas do ponto de vista da observabilidade por
PMU através dos estudos empreendidos pelo ONS. Verificam-se as barras de
Barreiro 1, Itajubá 3, Itutinga CEMIG, Nova Ponte, Pimenta, São Gonçalo do
Pará, São Gotardo 2, Taquaril, Três Marias e Volta Grande.
160
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
• Linhas de Transmissão Estratégicas
Para a CEMIG, listam-se as linhas estratégicas conforme a Tabela 5.5.
Tabela 5.5 – Linhas de Transmissão da Região Sudeste – CEMIG [ONS-11]
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
LT
345 KV BARREIRO /PIMENTA
C-1
345 KV BARREIRO /TAQUARIL
C-1
345 KV JAGUARA-US /L.C.BARRETO C-1
345 KV JAGUARA-US /PIMENTA
C-1
345 KV JAGUARA-US /PIMENTA
C-2
345 KV JAGUARA-US /VOLTA GRANDE C-1
345 KV PIMENTA
/TAQUARIL
C-1
345 KV SAO GOTARDO 2/TRES MARIAS C-1
500 KV B.DESPACHO 3 /NEVES 1
C-1
500 KV B.DESPACHO 3 /NEVES 1
C-2
500 KV B.DESPACHO 3 /SAO GOTARDO 2 C-1
500 KV EMBORCACAO /NOVA PONTE C-1
500 KV EMBORCACAO /SAO GOTARDO 2 C-1
500 KV JAGUARA-SE /NOVA PONTE C-1
500 KV SAO SIMAO-SE /AGUA VERMELHA C-1
Localização de PMU prevista
A análise a ser realizada é de se verificar a condição das barras que
compõem as estações mencionadas do ponto de vista da observabilidade por
PMU através dos estudos empreendidos pelo ONS. Verificam-se as barras de
500kV em Barreiro 1, UH Jaguara, Pimenta, São Gotardo 2, Taquaril, Três
Marias e Volta Grande.Também se verificam as barras de 345kV em Bom
Despacho 3, Neves 1, São Gotardo 2, Emborcação, Nova Ponte, Jaguara – SE
e São Simão – SE.
161
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
5.8 Recomendações e sugestões para localização de PMU
pelos agentes
Os agentes de transmissão ou geração devem:
a)
Inicialmente listar seus ativos com seus respectivos PB, MRA e
levantamentos de natureza estratégica que envolvem cada equipamento
e estação. Fazer levantamento percentual da indisponibilidade que cada
ativo representa em sua receita mensal.
b)
Verificar se pelas atuais propostas de implantação de PMU no SIN,
através da implementação desses equipamentos por etapas, como estão
atendidos esses ativos em termos de observabilidade sistêmica. O maior
interesse refere-se à possibilidade de que somente com a atual proposta
do ONS já se obtenha observabilidade para a maioria de seus ativos.
Seria uma condição ótima de custo-benefício, além de atender ao
número quase mínimo de posições destes equipamentos em relação aos
seus ativos. Desta forma, os agentes devem se aproveitar dos estudos
do ONS para prever, planejar, definir e implantar PMU em estações de
seu interesse.
c)
É premissa que os ativos de maior impacto, ou seja, com maior PB e
MRA sejam prioritários nos critérios de observabilidade a serem
utilizados. Observa-se desta forma como está a observabilidade
proposta pelo ONS na versão sistêmica em relação à importância do
valor do ativo para o agente. Áreas ou estações em que os ativos de
maior valor de ressarcimento financeiro por disponibilidade se localizam
devem ser cobertas pelos critérios de observabilidade sistêmica.
d)
A metodologia a ser empregada na determinação de possíveis barras a
serem posicionadas as PMU de seu interesse deve principalmente
prover o agente de conhecimento de processos, para que possa analisar
sua condição no sistema, verificando se suas maiores necessidades
162
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
estão sendo atendidas nos projetos em andamento, e em que grau se
estabelece esse atendimento.
e)
A profundidade da não-observabilidade é um método de controle para
conduzir a igual distribuição do número limitado de PMU pelo sistema,
de modo a maximizar a área que se beneficia da existência das PMU.
Desta forma quanto maior a profundidade, mais distante uma barra está
de uma PMU, e consequentemente, menores os benefícios obtidos a
partir das medições das PMU [KEMA-07b].
f)
Quando uma PMU está instalada em um nó com mais linhas
conectadas, mais nós podem ser medidos ou observados. Esta
estratégia permite que mais nós se beneficiem das medições de PMU. O
número de nós observáveis por determinada disposição de PMU serve
como requisito secundário na decisão da ordem de instalação das PMU,
de modo a maximizar a melhoria de desempenho do estimador de
estado em cada etapa da expansão [KEMA-07b].
5.9 Conclusões Finais
As análises que foram realizadas seguem em uma percepção de que
existem formas de se apurarem e quantificarem, mesmo que de forma
subjetiva, os impactos da utilização de uma nova tecnologia em um processo.
Verifica-se que por mais complexo que possam ser as tratativas para se
identificar os impactos de novas metodologias, compreende-se que não se
pode deixar de buscar algo novo, algo que realmente possa abrir portas e
possibilitar abordagens diferenciadas.
Os estudos realizados para se visualizarem a criação de critérios para a
localização de PMU por parte dos agentes balizam-se em contextos e regras
iniciais conhecidas como os Procedimentos de Rede e as Macrofunções
163
Capítulo 5 - Recomendações para Localização de PMU
Finalísticas. No entanto, a forma de se utilizarem tais regras ainda não havia
sido proposta.
Pelos estudos realizados verificou-se que existe uma ampla possibilidade
de se encontrarem novas metodologias e mesmo outros critérios nesta
metodologia que se adaptem de melhor forma às necessidades particulares
dos agentes.
164
Capítulo 6 – Conclusões e Propostas de Continuidade
6
CONCLUSÕES
CONTINUIDADE
E
PROPOSTAS
DE
A intenção maior no decurso da dissertação é apresentar opções de
metodologias para possibilitar recursos de análise para os agentes de geração
e transmissão referentes à localização de PMU no SIN. Assim sendo, a
abordagem proposta permitiu adequar a teoria de fasores sincronizados às
perspectivas futuras de utilização da tecnologia de sistemas de medição
fasorial aplicada a SEE, em detalhe o sistema nacional.
Sabe-se hoje que a filosofia de fasores sincronizados já possibilita rever
processos e métodos que há muito existiam e se apresentavam estáticos, sem
tendência de serem alterados diante da tecnologia aplicada. Muito ainda há por
vir pelo desencadeamento de novas metodologias e testes de empregabilidade
cada dia mais acessíveis e de mais fácil aplicação.
Desta forma, em termos da experiência em Centros de Operação de
Sistemas, podem-se relatar algumas considerações[Freitas-07]:
•
No processo de telemedição e aquisição de dados ainda se verá
por algum tempo o paralelo de tecnologias, com a utilização das
atuais remotas juntamente com as PMU e relés com a função de
medição fasorial. Isto vai se dever principalmente ao processo
gradativo de substituição do parque tecnológico implantado, com
migração a partir de análises bem definidas de custo x benefício
de implantação em cada ponto do sistema, bem como de sua
relevância.
•
No tempo real, deve-se ter muito cuidado na afirmação de
aplicações da nova tecnologia de SMFS para os operadores, pois
quando de situações em que houver a necessidade de aplicação
165
Capítulo 6 – Conclusões e Propostas de Continuidade
para tomada de decisões, não se poderá abrir mão de agilidade e
segurança,
e
para
isto
deverá
se
ter
simplicidade
de
metodologias e pleno conhecimento de ferramentas. Pode-se
observar que muitos pesquisadores entusiastas de tecnologias e
suas virtuais aplicações, nem sempre são práticos a ponto de
reconhecerem que até que haja a absorção do que pode ser
modificado com segurança na operação dos SEE, muito terá de
ser adaptado para se possibilitar ganhos operativos confiáveis.
•
Nas análises pós-operativas que avaliam tanto a parte sistêmica,
quanto a atuação de proteções, visualizam-se melhorias, que só
serão efetivas à medida que se tiver uma maior quantidade de
medições sincronizadas instaladas. A dualidade tecnológica vai
implicar maior treinamento do pessoal envolvido, e muitas vezes
análises operativas envolvendo os benefícios da nova filosofia
conjuntamente com o trivial já disponível.
•
As estimativas de comportamento da carga também poderão
sofrer modificações a partir da implantação de SMFS. Haverá
uma melhor perspectiva de estimação de cargas através do
melhor aproveitamento da capacidade de transmissão de energia
nas LT, possibilitando diminuição das situações de cortes de
carga nos SEE. Com as informações sincronizadas de corrente e
tensão em barras críticas, pelo menos, a previsibilidade temporal
das oscilações de cargas poderão ser além de mais precisas,
serem de intervalos mais próximos e até quem sabe se
aproximando ao tempo real.
•
Em
relação
às
programações
de
intervenções,
tanto
programadas previamente, quanto em tempo real, a visibilidade
do sistema será maior, possibilitando confrontar estudos prévios
preliminares e de condição para as manobras a realizar com as
informações precisas das condições atuais do sistema. As
condições de segurança operativa serão maiores nesse caso a
166
Capítulo 6 – Conclusões e Propostas de Continuidade
partir da melhoria da observabilidade e das tendências
operacionais do momento.
•
As
áreas
normativas,
pré-operativas
em
sua
função,
normalmente subsidiadas pelos estudos provenientes de áreas
de planejamento de sistemas elétricos terão ajustes mais
eficientes nas pré-condições de desligamentos do sistema, com
melhoria da visualização do perfil da carga e da tensão na região
a ser isolada. Os esquemas de emergência ECE serão mais
eficientes a partir do momento em que a disponibilização de
informações on-line no sistema possibilitarem ajustes mais finos
em sua operação. Com a maior utilização das novas ferramentas
desenvolvidas a partir da possibilidade de utilização de fasores
sincronizados, a experimentação nos levará a rever e otimizar
todas as instruções operativas em vigência, tendo-se o cuidado
de
se
acompanhar,
passo
a
passo,
as
alterações
e
implementações de SMFS em cada ponto do sistema. Esse
cuidado deverá ser acompanhado de várias medidas que
proporcionem a continuidade, a confiabilidade e ainda avançar
gradativamente aos plenos benefícios que ora se apresentam
possíveis com o sincronismo de medições.
•
Os atuais sistemas de controle baseados em Sistemas SCADA
também sofrerão modificações severas, no entanto, gradativas
para que se incorporem de forma mais natural possível nas
rotinas operacionais em andamento. Os novos sistemas a serem
implantados
poderão
correr
em
paralelo
até
estarem
devidamente testados e aptos a substituírem os atuais. Estes
sistemas deverão ser mais flexíveis operacionalmente, podendo
ser alterados ou modificados com maior facilidade para que
possam absorver as mudanças que se justificarem ao longo do
processo de implementação.
167
Capítulo 6 – Conclusões e Propostas de Continuidade
•
Em relação aos estimadores de estado, por exemplo, existem
vários problemas em aberto que necessitam de esforços
adicionais de pesquisa [Costa-05], a saber:
- Adaptar programas existentes de Análise Topológica de
Observabilidade para propiciar o processamento de um número
limitado de medições sincronizadas de fase das tensões nas
barras.
- Adaptar programas com respeito a aplicativos existentes de
Estimação de Estados.
- Avaliar as vantagens proporcionadas pelas medições de fase
em termos de redução de ocorrência de medidas e conjuntos
críticos.
- Similarmente, adaptar programas de Análise Numérica de
Observabilidade de modo que passem a considerar medições
de fase de tensões sincronizadas.
A dualidade tecnológica apesar de ser parte de toda transformação e
mudança de referência para melhoria de qualquer processo deverá ser
encarada com muita seriedade e critério, pois pode empreender situações até
de maior risco do que com o emprego das tecnologias hoje utilizadas. Nos
sistemas elétricos, os riscos estão sempre presentes e sempre se terá a
missão de detectá-los e tentar minimizá-los de acordo com critérios técnicos
estabelecidos. Uma abordagem errada dos riscos levará a critérios que não
cercam todas as possibilidades e por isso podem tornar o SEE mais vulnerável.
Desta forma, a entrada em operação de SMFS deve merecer cuidados e
cautela em todas as fases de implementação e no decorrer de um período
experimental até total domínio da versatilidade possível com essas informações
e do acompanhamento de sua eficácia operacional.
168
Capítulo 6 – Conclusões e Propostas de Continuidade
Percebe-se que as ações do ONS no intuito de se estruturar e
implementar SMFS no Brasil se apresentam em muito bom senso e utilizandose de critérios acordados e amplamente debatidos entre os integrantes do SIN.
A escolha da consultoria de experiência internacional vislumbra uma
perspectiva maior de acerto nas medidas e decisões iniciais que são de
enorme importância. Existe um planejamento apurado e o acompanhamento
das ações é transparente e realizado por equipes qualificadas para interpor
novas demandas e ações que se justificarem convenientes para o momento.
O SMFS a ser implantado no SIN configura um marco na evolução
tecnológica do sistema elétrico nacional e um grande desafio diante das
inúmeras dificuldades que se apresentam atualmente. Os projetos em
andamento pelo ONS procuram compatibilizar os anseios de aplicabilidade de
ferramentas
de
elevado
grau
tecnológico
com
as
dificuldades
de
compatibilização das tecnologias já implantadas. Além disso, os custos
envolvidos ainda são considerados altos diante das incertezas de efetivas
melhorias nos processos durante uma transição gradativa que se apresenta.
A dissertação procura mostrar através de seus capítulos os conceitos
relativos e necessários para uma assimilação de conteúdo, bem como
apresentar uma tradução implícita de processos envolvidos e de necessidades
dos integrantes do SIN referentes à instalação de PMU. Foi realizada uma
explanação em níveis evolutivos, buscando-se apresentar a metodologia
utilizada pelo ONS para a localização de PMU no SIN. A partir do entendimento
destas filosofias, aspectos importantes para os demais integrantes do SIN
foram evidenciados, constatando-se que o atendimento aos requisitos
sistêmicos é incondicionalmente útil a todos os agentes desse sistema.
As aplicabilidades que se visualizam a partir da introdução de PMU no
sistema serão possíveis a partir de uma gradativa implementação destas
unidades em pontos potencialmente identificados. Desta forma, a condição
primordial para atendimento pleno das perspectivas de utilização de tal
169
Capítulo 6 – Conclusões e Propostas de Continuidade
tecnologia refere-se à correta localização destes equipamentos na malha
sistêmica, compatibilizando-se a relação custo-benefício em sua plenitude.
Verifica-se que as tratativas realizadas para o encaminhamento de
propostas de critérios de localização de PMU para os agentes referem-se ao
contexto de observabilidade por PMU no sistema. Desta forma existe benefício
da introdução desta tecnologia em seus potenciais usos em todos os
processos, pois a observabilidade atualmente verificada compreende sistemas
SCADA. Há entendimento de que o alcance de benefícios com a implantação
de um SMFS será conseguido através de um maior número de PMU instaladas
em pontos rigorosamente definidos.
Unindo-se as análises efetuadas pelo ONS para a instalação do melhor
ponto, potencialmente relativo às unidades já instaladas no sistema, com as
necessidades de observabilidade do foco do agente, espera-se que haja uma
convergência de interesses que proporcione equilíbrio na definição de
possíveis pontos extras no sistema.
As metodologias empregadas para a obtenção de critérios para a
localização de PMU pode ser utilizada para outros fins, dada sua natureza de
processo empregada.
Os
Procedimentos de
Rede,
as Macrofunções
Finalísticas e os Critérios Cruzados foram utilizados como metodologias de
ampla aplicabilidade, pois possuem parâmetros de enquadramento formal a
rotinas utilizadas nos processos do SIN. Desta forma, aproveitam-se as
experiências de todos os componentes do SIN com procedimentos de
conhecimento amplo e facilidade de integração entre processos já bem
conhecidos e fundamentados.
A principal contribuição da dissertação é a elaboração de uma
metodologia que contempla diversos interesses na aplicabilidade de PMU no
SIN. Há um equilíbrio entre as necessidades e os interesses no atendimento
aos requisitos identificados como sistêmicos, ativos de geração e transmissão
e carga. Além disto, verifica-se que na busca pela melhor quantificação de
resultados operacionais e sinergia, os agentes devem se aprofundar nas
170
Capítulo 6 – Conclusões e Propostas de Continuidade
análises de possíveis melhorias advindas pela introdução de novas
tecnologias. Neste intento, devem-se buscar novas ferramentas adequadas
para a verificação destas possibilidades. O aprofundamento na legislação
vigente do setor elétrico nacional deve ser prioritário para a determinação dos
impactos a serem considerados nos estudos de implantação de novas
tecnologias e de retorno de investimentos.
Espera-se que as metodologias empregadas possam ser utilizadas para
outros fins, com percepção de suas reais abrangências em processos
correlatos ao SIN.
A principal expectativa para continuidade do trabalho é o desenvolvimento
de ações sistemáticas por parte dos agentes de forma a verificarem se existe
observabilidade de seus ativos na estruturação do plano de implementação de
PMU no sistema brasileiro.
Sempre é bom enfatizar que é necessária uma maior conscientização em
relação às transformações no SIN a partir da introdução de um SMFS. A
utilização de ferramentas e critérios de localização de PMU no território
nacional depende dos investimentos de instalação destas unidades e da
quantidade ótima posicionada em pontos estrategicamente identificados.
Espera-se que com esta metodologia, se consiga auxiliar os agentes a
definir a localização das PMU diante da necessidade de se obter melhor
visibilidade de seus ativos mais rentáveis. A melhoria da aplicação dos critérios
utilizados é também uma expectativa de continuidade deste trabalho, pois a
partir de mudanças na legislação do setor elétrico ou nos processos operativos
de cada agente, novas atualizações devem ser realizadas na metodologia
aplicada.
171
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Relatório 1 – Avaliação dos Ganhos Econômicos com o
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178
Glossário
GLOSSÁRIO
•
Acessante:
Concessionária
de
distribuição,
permissionária
de
distribuição, concessionária de geração, autorizada de geração,
autorizada de importação e autorizada de exportação de energia
elétrica, bem como o consumidor livre, que solicitam ou solicitaram
acesso aos sistemas de transmissão e de distribuição.
•
Consumidor livre: Aquele que, atendido em qualquer tensão, tenha
exercido a opção de compra de energia elétrica, conforme definida nos
arts. 15 e 16, da Lei no 9.074, de 7 de julho de 1995.
•
Contrato de Compartilhamento de Instalações – CCI: Contrato
celebrado entre duas ou mais concessionárias de transmissão em que
são estabelecidos as sistemáticas, direitos e responsabilidades para o
uso compartilhado de instalações.
•
Contrato de Compra e Venda de Energia – CCVE: Contrato de
negociação de energia elétrica entre os agentes de geração, de
distribuição,
de
comercialização,
os
consumidores
livres
e
potencialmente livres.
•
Contrato de Conexão ao Sistema de Distribuição – CCD: Contrato
celebrado entre os usuários da rede de distribuição ou das DIT e, os
agentes de distribuição, no qual são estabelecidos os termos e
condições para a conexão desses usuários.
•
Contrato de Conexão ao Sistema de Transmissão – CCT: Contrato
que estabelece os termos e condições para a conexão das instalações
do acessante às instalações da concessionária de transmissão.
•
Contrato de Constituição de Garantia – CCG: Contrato firmado entre
um usuário, o ONS e as concessionárias de transmissão, representadas
pelo ONS, para garantir o recebimento dos valores devidos pelo usuário
às concessionárias de transmissão e ao ONS pelos serviços prestados e
discriminados na Cláusula 2ª do CUST.
179
Glossário
•
Contrato de Prestação de Serviços de Transmissão – CPST:
Contrato celebrado entre o ONS e uma concessionária de transmissão
detentora de instalações de transmissão integrantes da rede básica, no
qual são estabelecidos os termos e condições para prestação de
serviços de transmissão de energia elétrica aos usuários da rede básica.
•
Contrato de Uso do Sistema de Distribuição – CUSD: Contrato
celebrado entre uma concessionária de distribuição e seus usuários, no
qual são estabelecidos os termos e condições para uso das instalações
de distribuição e das DIT, bem como os correspondentes direitos,
obrigações e exigências operacionais das partes.
•
Contrato de Uso do Sistema de Transmissão – CUST: Contrato
celebrado entre um usuário da rede básica, o ONS e os agentes de
transmissão, estes representados pelo ONS, no qual são estabelecidos
os termos e condições para o uso da rede básica, aí incluídos os
relativos à prestação dos serviços de transmissão pelos agentes de
transmissão e os decorrentes da prestação, pelo ONS, dos serviços de
coordenação e controle da operação do SIN.
•
Contratos de Prestação de Serviços Ancilares – CPSA: Contrato
celebrado entre o ONS e o agente de geração no qual são estabelecidos
os termos e condições para prestação de suporte de reativo ao SIN, por
meio de unidades geradoras operando como compensadores síncronos
conectados ao SIN.
•
Demais Instalações de Transmissão – DIT: Instalações integrantes de
concessões de transmissão e não classificadas como rede básica.
•
Encargos de uso do sistema de transmissão: Montantes relativos à
prestação dos serviços de transmissão devidos pelos usuários às
concessionárias de transmissão e ao ONS, calculados com base na
tarifa de uso da transmissão da rede básica e no montante de uso,
definidos pela ANEEL.
•
Energia assegurada de usina: Fração de energia assegurada do
sistema alocada para uma usina.
180
Glossário
•
Energia assegurada do sistema: Montante hipotético de energia que
pode ser produzida pelo sistema com um nível de garantia prefixado,
calculado conforme critérios aprovados pela ANEEL.
•
Instalação desassistida: Instalação do sistema elétrico que funciona
sem operador no local.
•
Mecanismo de Realocação de Energia – MRE: Processo de
compartilhamento dos riscos hidrológicos associados à otimização
eletroenergética do SIN, no que concerne ao despacho centralizado das
unidades de geração de energia elétrica.
•
Operador de instalações: Profissional que trabalha na operação em
tempo real de subestações e usinas.
•
Operador do sistema: Profissional que trabalha na operação em tempo
real nos centros de operação dos sistemas de potência.
•
Pagamento Base – PB: Parcela mensal da receita anual permitida da
transmissora, concernente à prestação de serviços de transmissão,
remunerada sob o CUST e o contrato de concessão de serviço público
de transmissão de energia elétrica, correspondente a uma determinada
função transmissão da rede básica.
•
Parcela Variável – PV: Valor de ajuste mensal dos faturamentos de
cada uma das concessionárias de transmissão, que reflete a efetiva
condição de disponibilização de cada uma de suas instalações de
transmissão.
•
Ponto de controle: Fronteira entre os equipamentos integrantes da
rede básica e os pertencentes aos ativos de conexão. Para efeito de
identificação e localização física, o ponto de controle numa instalação
pode ser uma barra, seção de barra, pontos a montante dos disjuntores
de ativos de conexão em arranjos disjuntor e meio e arranjo em anel, ou,
em caso de conexão por derivação, terminal de derivação de linha.
•
Receita Anual Permitida – RAP: Receita anual a que o agente detentor
de concessão de transmissão, mediante controle do ONS, terá direito
pela prestação de serviços de transmissão aos usuários da rede básica.
181
Glossário
•
Registro de perturbação de curta duração: Sistema de registro das
formas de onda das tensões e correntes para fins de análise de
distúrbios rápidos, sobretudo curtos-circuitos. Nesse sistema, são
utilizados os RDP.
•
Registro de perturbação de longa duração: Sistema de registro de
grandezas
elétricas
analógicas
e
digitais
durante
perturbações,
destinado a subsidiar a avaliação do comportamento dinâmico do
sistema elétrico.
•
Sistema de Medição para Faturamento – SMF: Sistema composto
pelos medidores principal e de retaguarda pelos TI (transformadores de
potencial e de corrente), pelos canais de comunicação entre os agentes
e a CCEE, bem como pelos demais requisitos estabelecidos na
Especificação Técnica das Medições para Faturamento – ONS/CCEE e
pelos sistemas de coleta de dados de medição para faturamento. A
medição de
geração
bruta
de
unidades
geradoras de usinas
despachadas centralizadamente pelo ONS também faz parte do SMF.