Inovação em sistemas de proteção e controle: o que vale a pena destacar?

Em um mundo cada vez mais automatizado, os recursos tecnológicos passaram a desempenhar papel fundamental em nossas ações rotineiras, em nível pessoal e profissional. O setor elétrico não é uma exceção neste processo. De alguns anos para cá, em especial com as restrições impostas pela pandemia, o movimento de digitalização do setor 

tem avançado num ritmo mais intenso, e muitas empresas passaram a fazer investimentos robustos na modernização das suas instalações. Mas o que isso significa de fato?

Para responder a esta e outras perguntas, a Revista O Setor Elétrico conversou com especialistas no assunto, visando compreender o que temos de novo em tecnologias, equipamentos e processos no que diz respeito à proteção e ao controle de subestações e redes de média tensão. 

Avanços após a IEC 61850

Há um consenso entre especialistas de que o lançamento e a consolidação do padrão IEC 61850 foi essencial para as principais evoluções no setor de proteção e controle. Publicada pela primeira vez em 2003, a norma internacional estabeleceu os princípios de interoperabilidade e intercambiabilidade entre dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDs, na sigla em inglês), possibilitando que os mais variados equipamentos pudessem ser utilizados em conjunto. Para o gerente corporativo de manutenção de alta tensão no Grupo Equatorial Energia, Caio Huais, o desenvolvimento da IEC 61850 ofereceu uma possibilidade muito maior de monitoramento do sistema. “Temos hoje, por exemplo, a capacidade de proteger uma seção de barras de média tensão dentro de uma subestação a partir da comunicação entre relés de proteção do alimentador e do transformador”, explica.

O gerente de aplicação técnica da GE Grid Automation, Denys Lellys, salienta que o maior destaque desta evolução foi no barramento de processo, uma vez que os cabos metálicos, no nível de processo (pátio da subestação), foram substituídos por uma rede ethernet de fibra ótica, permitindo que todos os sinais digitais e analógicos dos equipamentos primários sejam digitalizados através dos dispositivos denominados como “Merging Unit” ou unidades de interface de processo (process interface unit – PIU). Lellys explica que estes sinais são digitalizados e transmitidos através da rede ethernet para os dispositivos eletrônicos inteligentes de medição, proteção, controle e supervisão com maior segurança elétrica, imunidade a interferências eletromagnéticas, flexibilidade, interoperabilidade, monitoramento remoto e menor custo.

O setor elétrico e a Indústria 4.0 

Utilizamos a expressão “Indústria 4.0” ou “4ª revolução industrial” para descrever algumas tecnologias que visam a automação e a troca de dados e que empregam conceitos de sistemas ciberfísicos, como “Internet das Coisas” e computação em nuvem. O foco da Indústria 4.0 é a melhoria da eficiência e da produtividade dos processos, e é fato que esse movimento também tem influência direta nas principais tecnologias que o setor elétrico tem adotado no que diz respeito a proteção, controle e supervisão.

O vice-presidente das unidades de Power Products, Power Systems e Digital Energy da Schneider Electric Brasil, Júlio Martins, destaca a digitalização de todos os sinais como um dos principais resultados desta transformação tecnológica. “Temos utilizado cada vez mais sensores, o que gera equipamentos que são mais capazes de gerar e captar informações. Vamos digitalizando e colocando sensores em todos os cantos, e o que começa a acontecer – e que é um próximo passo muito relevante? São os sistemas analíticos, pois depois que colocamos tantos sensores e obtemos tamanha quantidade de dados, como é que vamos tratar isso? A partir deste ponto, vamos trazendo novas informações – aqui podemos incluir algumas expressões que temos escutado bastante, como ‘Machine Learning’, ‘Inteligência Artificial’ e ‘Big Data’ – e começamos a ter análises preditivas”, explica o engenheiro. 

Especificamente no âmbito de proteção, controle e supervisão, a aplicação da norma IEC 61850 novamente ganha destaque pelo fato de este compêndio de documentos trazer técnicas de indústria 4.0 para os projetos de automação de subestações, como explica Júlio Oliveira, gerente de automação para a América Latina na Hitachi Energy: “com o uso dos recursos da norma, a digitalização alcança níveis sem precedentes, com protocolos e serviços interoperáveis, uso da tecnologia Ethernet em larga escala e a possibilidade de colaboração entre os IEDs com o uso de um serviço de comunicação horizontal, isto é, os IEDs não precisam mais de cabos de cobre para trocar informações entre si, já que pela própria rede de comunicação estabelecida por fibras óticas é possível fazê-lo, reduzindo custos, complexidade de instalação e o espaço outrora necessário nos painéis”.

Oliveira cita também outro ponto importante advindo deste avanço: a descarbonização. “Há recursos disponíveis atualmente para reduzir a quantidade de insumos para as instalações no pátio das subestações com a substituição dos cabos de cobre para controle por fibras óticas considerando a digitalização das grandezas elétricas em sua origem – TPs, TCs, disjuntores, seccionadoras, reatores e transformadores. Dessa forma, todo o ecossistema que interliga o pátio até a sala de controle é drasticamente simplificado quanto à obra civil. E por último, mas não menos importante: as funções de proteção e controle são mais rápidas, mais confiáveis e mais flexíveis do que em qualquer outro período anterior à norma IEC 61850”, salienta. 

A utilização do dispositivo Merging Unit em subestações é bastante mencionada quando o assunto é o avanço do setor elétrico na era da Indústria 4.0. Caio Huais lembra que algumas regiões do País sofrem com a atuação ainda muito forte do vandalismo, sendo que os cabos de controle acabam se tornando um “convite” para mal-intencionados. “A presença do Merging Unit, de Transformadores de Corrente (TCs) óticos, de modelos de proteção seletivos e o avanço dos sensores têm grande contribuição e têm tudo a ver com a Indústria 4.0. Hoje conseguimos monitorar as grandezas elétricas através de um computador e avançar nos modelos de manutenção”, exemplifica. O gerente de manutenção cita também o exemplo dos disjuntores: “atualmente, há modelos de monitoramento de bobina de abertura e carregamento de molas, coisas que são essenciais para uma distribuidora ou para uma fábrica que trabalha com a necessidade de garantir a continuidade de energia”. 

Novas tecnologias possibilitam também o monitoramento da corrente contínua presente em subestações – fluxo essencial para os esquemas de controle, proteção e supervisão, como lembra Huais. “Meu pai, que também trabalhou com subestação, dizia que o coração da subestação era o banco de baterias. Então, a presença da corrente contínua é realmente importante. Hoje existem modelos bastante avançados de monitoramento da corrente contínua a partir de ondas quadradas – existe um dispositivo que monitora a partir da geração dessas ondas, de CA no circuito de CC. Ele consegue coletar qualquer tipo de fuga em circuitos específicos de corrente contínua”, explica. 

A importância da capacitação 

No que diz respeito à importância da capacitação diante de mudanças tão significativas, fica o questionamento: os profissionais de operação e manutenção de subestações estão preparados para lidar com essas novas tecnologias? De acordo com o coordenador de tecnologia operacional na Vale, Paulo Henrique Vieira Soares, a resposta é não. “Não estão porque é uma mudança muito grande que está ocorrendo na proteção, automação e controle (PAC) do sistema elétrico. O sistema elétrico, principalmente na indústria, sempre foi um ‘sistema à parte’, com equipe especializada, porém reduzida. Hoje, com a enorme quantidade de dados provenientes da digitalização, a maior parte dos profissionais – tanto os com muitos anos de atuação quanto os recém-formados – não possui expertise para atuar minimamente com as informações presentes em toda a cadeia do PAC. Neste contexto, a maior contribuição que as empresas podem realizar, principalmente na figura do gestor, é investir na capacitação e na formação da equipe”, enfatiza.

“É apenas o começo”

Apesar dos avanços feitos até aqui, o setor elétrico brasileiro ainda tem muito a se desenvolver na agenda da modernização digital, tanto no âmbito técnico quanto na regulação. Nesse sentido, Júlio Oliveira, da Hitachi Energy, destaca que órgãos como o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) vêm acompanhando e participando das discussões com agentes/fabricantes para criar um ambiente mais propício para a aplicação e melhor aproveitamento dos benefícios que a tecnologia do pode trazer. “Dentro das disciplinas de proteção e controle, alguns avanços interessantes têm acontecido. Mas é só o começo, há muito trabalho ainda por fazer inclusive em questões regulatórias para incentivar e fomentar a adoção de novas tecnologias”, conclui.

Clique aqui para fazer o download da pesquisa na íntegra.

Autora:

Por Fernanda Pacheco.