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Cepel marcou presença no XIII Simpase, apresentando soluções inovadoras à comunidade de automação de sistemas elétricos

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Cepel marcou presença no XIII Simpase, apresentando soluções inovadoras à comunidade de automação de sistemas elétricos

19-09-2019

“A nova configuração do sistema elétrico brasileiro apresenta desafios importantes para a operação”, ressaltou o diretor de P&D+I do Cepel, Raul Balbi Sollero, na abertura do XIII Simpósio de Automação de Sistemas Elétricos (Simpase), no último dia 15. De acordo com Sollero, estes desafios estão intrinsecamente relacionados à necessidade de acomodação das variações de geração ao longo do ano das usinas a fio d’água da Amazônia e às dificuldades decorrentes das múltiplas linhas em HVDC convergindo para uma mesma região geográfica, o que torna mais complexa a avaliação de seu comportamento quando de distúrbios. Outro grande desafio assinalado pelo diretor diz respeito à rápida inserção das novas fontes de geração variável e intermitente, impactando diretamente os sistemas de proteção e automação e reduzindo a inércia do sistema, o que pode degradar sua resiliência.


Sollero, no entanto, considera os desafios do setor elétrico brasileiro superáveis. “Para lidar com essas demandas, a resposta é inovação: contamos com a emergência de novos recursos habilitadores para um sistema mais flexível, capazes de abrigar a evolução em curso e a esperada. Para acomodar a variabilidade da nova geração, por exemplo, podemos recorrer às tecnologias de armazenamento de resposta rápida, como baterias e usinas hidrelétricas reversíveis”, assinalou Sollero. O diretor falou também sobre os modelos de despacho e precificação aderentes a uma operação mais dinâmica do sistema, bem como sobre os recursos avançados de supervisão e controle, incluindo capacidade aumentada de consciência situacional, agregação de cargas e geração distribuída em plantas virtuais e recursos de avaliação online da segurança sistêmica.


Sollero elencou algumas contribuições do Cepel nos temas, a exemplo do futuro Laboratório de Smart Grids, que estará capacitado para simular microrredes em configurações power-hardware-in-the-loop e validar soluções avançadas de controle de inversores. Citou também o desenvolvimento da ferramenta de simulação AnaHVDC, capaz de suportar estudos transitórios de redes multi-infeed de todo Sistema Interligado Nacional (SIN) e que terá sua versão beta apresentada, em outubro próximo, no XXV SNPTEE, bem como a validação do DESSEM, novo modelo de precificação horária a ser adotado para o despacho do SIN pelo Operador Nacional do Sistema (ONS) a partir de janeiro de 2020 e, para comercialização de energia, a partir de janeiro de 2021.


“Cabe mencionar também a contínua evolução do SAGE (Sistema Aberto de Gerenciamento de Energia), que processa, na mesma infraestrutura, dados SCADA/EMS, PMUs e de oscilografia, produzindo informações relevantes da situação corrente de segurança sistêmica e antecipando possíveis dificuldades”, concluiu Sollero, que também presidiu Sessão Técnica sobre Sistemas de Supervisão de Equipamentos em Subestações.


Também participaram desta edição do Simpase os pesquisadores do Cepel Marco Antonio Macciola Rodrigues, coordenador do Comitê de Estudos B5 (Proteção e Automação) do Cigre e integrante do Comitê Técnico do evento; Gilberto Azevedo; Hélio Amorim; Igor Visconti; Nícolas Leite Netto; Marcelo Rosado; e Juliana Timbó.

 


Análise de Contingências do SAGE e uma nova abordagem


Juliana Timbó apresentou o artigo “Uma nova abordagem de visualização dos resultados da Análise de Contingências”, função do sistema SAGE. O trabalho foi escrito em coautoria com Marcelo Rosado (Cepel) e Alexandre Gomes Lages (Cepel) com base nos conceitos de consciência situacional e na experiência adquirida a partir do convívio com engenheiros de operação e de seus relatos a respeito do uso da aplicação, que sinalizam que as informações importantes devem se apresentar de forma objetiva e imediata.


Funcionalidades em sistemas SCADA/EMS e arquitetura de integração de aplicações externas ao SAGE


Marcelo Rosado participou da mesa redonda “Aplicações Avançadas para Sistemas SCADA/EMS”, onde falou sobre as perspectivas e novas funcionalidades em sistemas SCADA/EMS. O pesquisador também apresentou o artigo intitulado “Integração de aplicações externas ao SAGE utilizando protocolos e padrões da IIoT e Indústria 4.0”, escrito em coautoria com Nivaldo Lambert (PUC-RJ), Ayru Leal de Oliveira Filho (Cepel) e Ruy Magalhães Britto (Cepel).


O objetivo do artigo foi apresentar uma arquitetura de integração de aplicações externas ao sistema SAGE, utilizando padrões internacionais, considerando aspectos como a integração com a base de dados de tempo real, exposição do modelo de dados e integração com os mecanismos de autorização e autenticação, dentre outros. “O protocolo que permite esta integração é o OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture), adotado como uma das soluções de comunicação padronizadas para uso na Indústria 4.0 e na IIoT (Industrial Internet of Things)”, comentou Marcelo.


Monitoramento e análise de oscilações por meio de medição sincrofasorial


Nícolas Leite Netto apresentou o artigo “Ferramenta computacional para monitoramento e análise de oscilações em sistemas elétricos de potência usando medição sincrofasorial”, escrito em coautoria com os pesquisadores do Cepel João Câncio de Oliveira, Marcelo Rosado, Rafael Ramos Gomes, Marco Antonio Macciola Rodrigues, José Eduardo da Rocha Junior e Julio Cesar Reis dos Santos.
O artigo versa sobre aplicativo computacional que utiliza medições sincrofasoriais em análises pós-eventos e monitoração em tempo real por meio da estimação de modos de oscilação de sistemas de potência. “O aplicativo tem como base os mesmo métodos matemáticos desenvolvidos para o programa computacional ANATEM, no contexto da análise de segurança dinâmica de sistemas de potência, e está sendo incorporado ao sistema SAGE -PDC, ambos desenvolvidos pelo Cepel, com o objetivo de aprimorar a consciência situacional dos operadores sobre as condições operativas do sistema”, explicou.


Cálculo de perdas técnica e não técnicas


Igor Visconti apresentou o trabalho “Cálculo de perdas na média e baixa tensão numa rede de distribuição real, a partir do modelo de dados BDGD da Aneel”, escrito em coautoria com Marcelo Rosado. Segundo Igor, a Base de Dados Geográfica da Distribuição (BDGD) resulta de um esforço de padronização das informações de todas as distribuidoras do Brasil com a finalidade de calcular perdas e subsidiar as revisões tarifárias periódicas. “Este artigo apresenta um procedimento para mapear os dados oriundos do modelo BDGD para o modelo de dados do OpenDSS, oficializado em 2014 pela Aneel como o simulador de fluxo de potência trifásico para o cálculo de perdas técnicas e não técnicas nas distribuidoras, no período de um ano. O trabalho também aborda uma modelagem alternativa da rede em um modelo de dados orientado a grafos, a fim de utilizar algoritmos clássicos da teoria dos grafos para detecção e correção de erros de cadastro”, pontuou Igor.


Monitoramento on-line de transformadores de potência usando tap capacitivo da bucha


Hélio Amorim apresentou o artigo “Sistema de monitoramento on-line de transformadores de potência usando o tap capacitivo da bucha - requisitos de proteção contra transientes e circuito aberto”, escrito em coautoria com Thiago Baptista (Cepel), André Tomaz e Caio Cunha (PUC-RJ). De acordo com Hélio, falhas na bucha são responsáveis por mais de um terço das falhas em transformadores de potência, muitas delas envolvendo incêndios e\ou explosões. Os impactos financeiros causados por uma falha catastrófica são gigantescos, o que fez com que muitas concessionárias instalassem o monitoramento on-line de buchas para identificar de maneira precoce defeitos e evitar falhas neste importante equipamento.


No entanto, Hélio explica que o monitoramento on-line de transformadores exige cuidados com o projeto do circuito de medição, de forma a garantir a correta medição e a proteção do corpo técnico responsável, do sistema de monitoramento e do equipamento monitorado. “Neste contexto, este artigo apresenta um projeto de circuito de medição apropriado para monitoramento de transformadores de potência, incluindo o sensor e a proteção para prevenir falhas no equipamento e preservar a integridade pessoal. O trabalho é um dos desenvolvimentos do IMA-DP [Instrumentação para Monitoramento e Análise de Descargas Parciais, desenvolvido pelo Cepel] para atender aos requisitos de segurança no monitoramento de transformadores de potência”.


Sistemas multiagentes abertos e soft cybersecurity


Na mesa redonda “A Automação de Sistemas Elétricos na Era da Indústria 4.0”, Gilberto Azevedo ressaltou que, nos próximos anos, a disseminação da microgeração e armazenamento distribuídos, a Internet das Coisas, os veículos elétricos, as Redes Elétricas Inteligentes e outras transformações em curso vão criar novas camadas de participantes no sistema elétrico. Estas camadas se caracterizarão pelo grande número de agentes, os quais atuarão de acordo com seus próprios interesses e terão liberdade para entrar e sair do sistema.


“A soft cybersecurit é um ramo da Segurança Cibernética que considera que nesses sistemas abertos de grande porte sempre pode haver participantes com atuação inadequada, sendo necessário classificar e avaliar o comportamento dos agentes por meio de cálculo automático de métricas, como ‘reputação’ e ‘confiança’. Com o uso dessas métricas, busca-se evitar a interação com agentes com comportamento impróprio e permitir o funcionamento satisfatório do sistema”, pontua Gilberto.


Algumas considerações sobre o evento


No XIII Simpase, foram abordados vários temas de interesse para área de automação de sistemas, podendo ser resumidos em quatro vertentes principais: automação de subestações, automação de centros de controle, automação da comunicação e automação do monitoramento de equipamentos.


De acordo com o um dos coordenadores técnicos do evento, o pesquisador Marco Antonio Macciola Rodrigues, um dos focos principais foram os sistemas de monitoramento da infraestrutura e de sua performance, utilizando princípios de engenharia de software como IOT, agentes e análise inteligente de dados (analytics), tendo como resultado a redução de perdas e maior eficiência operativa. Também se destacou o amadurecimento do uso de instalações baseadas na norma IEC 61850, com busca de soluções padronizadas automatizadas, além do crescimento de relatos de implantações reais usando o barramento de processo e soluções de sincronismo temporal por rede (PTP) e de redundância. Observou-se, ainda, maior foco na questão de gestão de ativos de proteção e controle conectados em rede, através da utilização de sistemas de gerência de dispositivos em rede, como o ZABIX.


“Muitas tecnologias recentes foram apresentadas em soluções voltadas para automação e supervisão, com destaque para utilização de redes SDN (Software Defined Networks) e arquitetura OPC UA, para troca ágil de informações entre sistemas de supervisão e aplicações locais. Foram apresentados trabalhos voltados à melhor visualização de resultados e informações de sistemas de supervisão (SCADA / EMS)”, ressalta Marco Antonio, acrescentando que o monitoramento de ativos primários, principalmente transformadores, foi extensamente debatido, com apresentação de soluções inovadoras nessa área.


Promovido pelo Cigre-Brasil e realizado, neta edição, pela Chesf, o XIII Simpase ocorreu, entre 15 e 18 de setembro, em Recife (PE), reunindo especialistas e autoridades do Setor Elétrico Brasileiro.