Redes inteligentes para impedir apagões?

jan, 2014

Edição 95 – Dezembro de 2013
Artigo – 
Dicas de instalação
Por Paulo Cesar Vaz Esmeraldo*

Problemas como adequação de transmissão versus consumo elétrico em crescimento, controle e proteção do envelhecimento tecnológico, penetração imprevisível de fontes renováveis, efeitos de fragmentação e distorção de mercado, deficiência na coordenação entre operadores de sistema, entre diversos outros, são apenas exemplos das possíveis causas principais que levaram a apagões parciais ou totais nos últimos anos em todo o mundo.

A grande perturbação nos Estados Unidos e na Europa em 2003 e 2005, bem como os eventos nos EUA e no Brasil em 2011, não foram tão dramáticos quanto os mais recentes repetidos apagões nas regiões ao norte da Índia em 2012. Pode parecer surpreendente que a frequência e as consequências de incidentes no terceiro milênio estão aumentando, apesar da literatura desenvolvida sobre conceitos de Redes Inteligentes e a disponibilidade indubitável no mercado de soluções tecnológicas modernas, avançadas e confiáveis. 

Tanto os apagões pequenos quanto os mais graves normalmente se iniciam devido a causas pequenas e locais, entretanto, muito frequentemente, efeitos em cascata devido a problemas maiores e mais básicos prejudicam a segurança do sistema e levam a colapsos parciais ou totais, cujas repercussões sociais são bem conhecidas. Nesse esquema, como tirar as melhores lições possíveis para melhorar a segurança operacional? Que tipo de planos de ação coordenada, se possível envolvendo todas as partes interessadas necessárias, precisam ser colocados em prática? Como rejeitar, na melhor das hipóteses, os paradigmas das Redes Inteligentes para realmente preencher lacunas operacionais existentes, escolhendo as soluções tecnológicas e funcionais mais adequadas do mercado?

Como se sabe, a visão, conceitos e desafios das redes inteligentes englobam hoje todo o espectro do sistema de energia elétrica, começando nas usinas de geração, passando pelas redes de transmissão e distribuição e se estendendo até o uso final da energia distribuída. A maior parte do foco das redes inteligentes iniciais dedicou-se à distribuição e estava reservada para Infraestruturas Avançadas de Medição (AMI) e Sistemas de Resposta à Demanda (DRS), com o objetivo de aumentar a participação ativa dos consumidores na operação de rede e impulsionada por comunicações digitais e avanços no controle. Para a transmissão, os avanços técnicos no monitoramento, proteção, análise e controle ocorreram de modo contínuo, acompanhados por progressos periódicos na capacidade de transmissão. A Power Electronics teve um grande papel ao permitir que a transmissão em sistemas de corrente contínua em alta tensão (HVDC) e uma série de melhorias nos Sistemas de Transmissão AC Flexível (FACTS). Este progresso contínuo, sustentado apenas pelo desenvolvimento ICT, introduziu de maneira espontânea paradigmas de Redes Inteligentes a alguns TSOs.

Na literatura, as visões dos paradigmas e prioridades da rede inteligente para plataforma de transmissão são bem semelhantes: em todos eles, objetivos como sustentabilidade, eficiência, segurança e confiabilidade são sempre colocados em destaque e considerados alcançáveis através de meios como integração, monitoramento, controle, comunicação e coordenação. Propomos uma pauta com quatro itens:

  • Modelos inteligentes: neste esquema, o foco está nos requisitos para alcançar a excelência em know-how e conscientização de operadores, abordando questões como dados de rede (boa qualidade de dados para planejamento e estudos operacionais “offline“, bem como para segurança avançada e análise de otimização “online“), ferramentas de análise (precisão de modelagem, robustez e flexibilidade de computação), regras de remessa (planos de controle, planos de defesa e planos de restauração, pilares do código de rede incluindo todas as regras técnicas e de remessa de uma só vez) e habilidades dos operadores (sendo necessário um programa de treinamento empresarial estável com total comprometimento com a formação acadêmica).
  • Controles inteligentes: neste esquema, o foco está nas aplicações avançadas de Controle de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA), Sistemas de Gestão de Energia (EMS) e Sistemas para Áreas mais Amplas (WAS), dedicados à regulamentação, proteção e controle da rede, e tratando de questões tais como Sistemas de Supervisão e Procedimentos de Remessa (recursos de Avaliação de Segurança Estática e Otimização de Remessa a serem integrados com funcionalidades dinâmicas, tais como a avaliação de segurança dinâmica, otimização limitada de segurança transitória e avaliação de linha dinâmica), recursos de medições de vetores de fase (a partir do monitoramento de áreas amplas WAMS para controle WACS e proteção WAPS) e regulamentos hierárquicos com o objetivo de coordenar automaticamente, da melhor maneira possível, a exploração de serviços auxiliares como trocas de energia de interligações e estabilidade de frequência/tensão).
  • Processos inteligentes: neste esquema, o foco está nas questões referentes à data mining e visualização, bem como nas vantagens com a padronização e interoperabilidade na operação da rede, abordando tópicos pertinentes tanto em nível de usina elétrica quanto de centros de controle (como as IEC 60870/61850/61970, Protocolo ICCP de Comunicações de Centro de Intercontrole e Modelo de Informação Comum CIM), de acordo com as modernas soluções para compartilhamento de dados e aplicações (como a linguagem eXtensible Markup XML, Enterprise Service Bus ESB e Arquitetura Orientada a Serviço SOA).
  • Ativos inteligentes: nesse esquema, o foco está nos dispositivos de rede avançados (baseados na Power electronics, como HVDC e FACTS), integração de armazenamento e renovável (na rede) e exploração (nos processos operacionais e filosofia de controle de modo geral), gestão avançada de ativos e melhores práticas para manutenção de equipamentos (integrando a inteligência comercial).

É fundamental que q

ualquer TSO conceba sua própria visão e caminho de rede inteligente, definindo um plano de ação coordenado para colocar em questão suas práticas consolidadas, mesmo que tenham garantido à operação de rede vários anos de segurança com um nível de confiabilidade adequado. Apenas um caminho personalizado e bem definido pode permitir que um TSO inicie uma série coordenada de projetos de desenvolvimento que permitirá, no futuro, uma operação avançada do sistema de alta tensão. Caso este caminho não seja escolhido e seguido, isso certamente custará muito mais do que os investimentos necessários.


*Paulo Cesar Vaz Esmeraldo é diretor do CESI, empresa de consultoria na área de sistemas de energia.

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