Operador Nacional do Sistema Elétrico
Workshop CEPEL 30 anos sobre Planejamento e
Operação de Grandes Redes Elétricas
28.10.2004
Necessidades de desenvolvimento de Metodologias e Ferramentas
computacionais visando a segurança elétrica do Sistema.
Uma Visão do ONS
Paulo Gomes
•Conceituação:
Segurança Operativa Elétrica é:
• A capacidade do sistema elétrico em suportar distúrbios
súbitos tais como curto-circuitos ou perda não
programada de elementos da rede.
• A Segurança operativa além do conceito de estabilidade
considera a extensão das conseqüências de um processo
de instabilidade.
Segurança Elétrica e o ONS
• O esforço do ONS para analisar a confiabilidade do SIN sob o aspecto
da segurança operativa
• As perturbações de mar/1999 e jan/2002 demonstraram o fruto do
trabalho já executado. O segundo blecaute teve sua propagação contida.
• Ações no sentido de aumentar a capacidade do sistema em suportar
contingências extremas provocadas por defeitos múltiplos, por defeitos
singelos com desligamentos múltiplos ou por desligamentos sucessivos
de elementos da transmissão.
• Novo cenário do setor elétrico : tendência à utilização cada vez maior
dos recursos do sistema, com operação próxima aos limites, impactando
a segurança operativa.
• Aspectos ambientais e uso múltiplo da água.
•Problemas da Segurança Elétrica estão se tornando mais complexo à
medida que os sistemas estão sendo utilizados cada vez mais
próximos aos seus limites.
•Intrínsecos ao próprio sistema
- Curto-circuitos
- Desligamento não programados de elementos (proteção ou
manobras acidentais).
•Força-Maior
- Terremotos / Furacões / Vendavais
•Atos de Vandalismo / Terrorismo (Roubos, Protestos, Greves)
- Queda de Torres
- Desligamento de instalações / danos físicos em equipamentos
- Perda de cadeia de isoladores de circuitos
•Tecnologia da Informação
- Ataques de hackers à rede operativa (manobras de circuitos /
desligamento de usinas / redespachos)
•Outros (Choques de avião / Helicópteros)
Pontos importantes para a Segurança Elétrica
• Não existe sistema elétrico imune a blecautes.
• Os sistemas são normalmente planejados com base no
critério ( n-1 ).
• A mudança generalizada do critério ( n-1) para (n-2),
por exemplo, teria custo muito elevado, difícil de
justificar.
•A solução a ser adotada é resultado do binômio: Nível
de risco x custos
Planos de Defesa no Mundo :
• França : participação de consultoria do CESI
• Itália : consultoria do CESI
• Canadá ( Hydro-Québec ) : corte automático de geração/
carga, pela detecção de contingências extremas em 15 subestações de EAT, chaveamento automático de reatores em 22 subestações de EAT e corte de carga por subtensão/subfreqüência em
150 subestaçõpes de distribuição , envolvendo 13.000 MW de
carga e 8.000 MVAr de capacitores shunt.
O Plano de Defesa na visão do ONS :
No Brasil já se utiliza, em boa medida, todas as
ações adotadas nos Planos de Defesa de outros
países.
A abordagem do Plano de Defesa proposto pelo
ONS é mais abrangente em certos aspectos de
implementação imediata e lança mão de reforços
na malha de transmissão, da implementação de
sistemas de proteção e controle, além de outras
ações inéditas.
Linhas de Ação :
• Pesquisa de medidas factíveis para minimizar o risco
de ocorrência de blecautes
EVITAR / MINIMIZAR A
OCORRÊNCIA DE GRANDES
PERTURBAÇÕES
• “Contenção” dos efeitos de blecautes
EVITAR A PROPAGAÇÃO DAS
PERTURBAÇÕES INEVITÁVEIS
• Minimizar os efeitos do blecautes
REDUZIR O TEMPO DE
RESTABELECIMENTO DAS CARGAS
•
Ações para Evitar / Minimizar a Ocorrência
de Grandes Perturbações
Melhoria intrínseca das subestações existentes consideradas críticas e a
proposição de rearranjos operativos de barramentos, seccionamento de
barramentos, transposição física de circuitos, etc.
• Identificação de cruzamentos de circuitos que possam levar a grandes
distúrbios ( proposta de soluções de engenharia, identificação de riscos
físicos que possam levar a queda de cabos, elaboração de plano especial de
inspeção destes vãos, vigilância ).
Ex. : LT Ibiúna-Bateias, que cruza os bipolos do elo de CC
•
Desenvolvimento de critérios a serem considerados no planejamento a
longo prazo para a minimização dos riscos associados a perturbações.
Ex. : - Estabelecimento do n máximo de circuitos conectados a uma SE.
- Limitação do montante de injeção máxima de blocos de potência
numa pequena área geo-eletrica.
Ações para Minimizar a Ocorrência
de Grandes Perturbações
• Reavaliação periódica dos requisitos mínimos para as novas instalações
Ex : Por influência de inovações tecnológicas
• Plano de revisão das especificações e filosofias de ajuste de proteção de
linhas .
• Implantação e/ou colocação em operação de religamento automático de LT´s
aéreas e adaptação dos esquemas de religamento exclusivamente tripolar
existentes em esquemas capazes de trabalhar tri ou monopolarmente.
• Plano de revisão anual dos ajustes dos controladores sistêmicos : sistemas
de excitação, PSS, reguladores de velocidade das usinas / comp. síncronos /
comp. estáticos, TCSC, elo de CC / estações conversoras, englobando,
inclusive, modernização de controles.
Ações para Minimizar a Ocorrência
de Grandes Perturbações
•
Instalação de redes de oscilografia para fenômenos de curta duração
(agentes ⇒ ONS) e fenômenos de longa duração (ONS ⇒ agentes) para
aumentar a observabilidade do Sistema Elétrico.
• Estudos para definição de reforços de transmissão e compensação reativa
no SIN, de forma a que sejam atendidos todos os Procedimentos de Rede.
•
• Estudos de recapacitação de instalações e equipamentos existentes.
• Definição de equipamentos de reserva estrategicamente identificados
Ex. : Filtros de Ibiúna , fases reserva de transformadores ( 500/440 kV )
• Critério de sobrecarga de curta duração para linhas e equipamentos.
Ações para Minimizar a Ocorrência
de Grandes Perturbações
•Evolução dos critérios para
estudos elétricos, adequando-os à realidade do SIN
sob a ótica do estado da arte internacional, com ênfase na segurança elétrica.
•
Definição de políticas voltadas na fase de Programação da Operação
• Evolução da sistemática para autorização de deslig. programados na
rede.
•
Plano de implementação do Controle Coordenado de Tensão em áreas críticas.
•
Identificação de pontos vulneráveis a atentados / atos de vandalismo
•
Elaboração de planos de segurança / vigilância de instalações críticas
•
Desenvolvimento/implantação de sistema computacional de avaliação do grau
de segurança operativa do SIN ( VSA/DSA, etc. )
Ações para Minimizar a Propagação
das Perturbações no SIN
•
Implantação e revisão de Sistemas Especiais de Proteção.
•
Instalação e revisão de proteções para perda de sincronismo (PPS).
•
Desenvolvimento de metodologia para cálculo e gerenciamento da
confiabilidade dos SEP
Curva de Aversão
a Blecautes
Irritação
Desconforto
Suportável
30 min
I
n
t
o
l
e
r
â
n
c
i
a
60
60 min
min
150120
minmin
240 min
240 min
Ações para Reduzir o Tempo
de Recomposição das Cargas
•
Atualização permanente dos processos de recomposição.
• Identificação de reatores adicionais com o objetivo de facilitar e
flexibilizar o processo de recomposição.
• Utilização de ilhamentos de usinas hidrelétricas de pequeno e médio
porte com cargas locais por subfreqüência (56 Hz).
• Identificação de novas usinas para instalação de black-start.
• Identificação das subestações que devam ser necessariamente
assistidas para não comprometer o processo de recomposição no caso
de falhas de telecomando ou de automatismo que podem ocorrer nas
subestações não assistidas.
Ações para Reduzir o Tempo
de Recomposição das Cargas
• Identificação das subestações vitais do SIN e estabelecimento de um
plano de manutenção diferenciada para elas.
• Implantação de um plano anual de “check-up” para os dispositivos de
black-start das usinas capazes de auto-restabelecimento.
•
Otimização dos processos de comunicação entre os Centros do
Operação do ONS e as instalações de geração e transmissão.
• Criação de um programa de treinamento e capacitação de operadores
dos agentes.
Metodologias e Ferramentas Computacionais
Necessidade de Desenvolvimento
•Ferramentas Computacionais
9Ambiente integrado para análise de sistemas elétricos
9Integração do OTS (Operating Training Simulator) às demais
ferramentas computacionais
9Melhoria da estimação de estado para os centros de controle
9Desenvolvimento interface homem x máquina nas atividades de
tempo real
9Implementação do Sistema de Análise de Rede em Tempo Real
9Sistema de Avaliação de Segurança
9Novas ferramentas para treinamento de Operadores, com
ênfase em situações de risco
9Novas ferramentas para recomposição dos sistemas
9Controle coordenado de tensão
Metodologias e Ferramentas Computacionais
Necessidade de Desenvolvimento
•Novas Tecnologias
9Geração Térmica a Gás Ciclo Combinado
9Geração Distribuída – Energia Eólica
9Novos Equipamentos FACTS
9Computação Evolutiva (Novas técnicas de otimização)
•Outros
9Melhor observabilidade do sistema
9Previsão de carga, notadamente parcela reativa
9Segurança voltados à rede de comunicação de dados
9Desenvolvimento de metodologia para cálculo e gerenciamento
da confiabilidade dos SEP´s