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OUTUBRO DE 2000 – Edição nº 51 – Controle & Instrumentação Energia Elétrica e Eletrônica Subestação descobre os benefícios da automação Na foto. um dos centros de controle da CPFL
Seja para uniformizar processos, reduzir custos ou agilizar entregas a entrada da automação é algo inevitável em praticamente todos os processos industriais. No setor elétrico e energético a automação é algo que recebe uma atenção especial, principalmente, porque muito se discute hoje quanto à qualidade da energia enviada ao consumidor final. No cenário atual, o país passa por um gargalo, onde os investimentos nesse setor não acompanham o crescimento do PIB.
Relíquia: CPFL mantém em exposição uma das primeiras formas de controle e supervisão de distribuição de energia elétrica.
Já foram privatizadas as centrais energéticas e elétricas, já foram anunciadas as térmicas que deverão dar um respiro ao sistema e, está sendo dado incentivo ao uso de combustíveis alternativos como a casca de arroz, o bagaço de cana e o gás metano proveniente de aterros sanitários. Mas de concreto pouca coisa está sendo colhida. Preparando–se para um mercado muito competitivo que vem por aí e, dando atenção à qualidade no fornecimento de energia, concessionárias de todo o país estão despertando para os benefícios que a automação pode trazer ao sistema, como por exemplo, a confiabilidade de equipamentos e gerenciamento de plantas. O assunto é vasto, portanto nesse primeira etapa vamos nos ater a automação de subestações (SEs) que, logo de início, já traz uma série de vantagens para fornecedores e consumidores. Uma tendência que se avizinha nesse setor é o auto–gerencimento de subestações, onde, a central de operações pode ou não interferir na tomada de decisões. Para esse auto–gerencimanento tornar–se uma realidade os diversos investimentos que estão sendo realizados nesse campo. Pouco tem se falado sobre esse assunto porque muitos fornecedores de automação estão interessados em que seus engenheiros “queimem fosfato” em produtos de prateleira, ou seja, com algumas poucas configurações podem ser utilizados em diversos setores industriais. No setor elétrico, a realidade parece ser outra, fora a parte de relés (onde também são utilizados em outros tipos de indústria), é difícil encontrar soluções específicas. Além de um sistema SCADA, a automação de uma SE, segundo artigo técnico que está sendo publicado nesta edição da C&I, deve oferecer: função proteção (monitorar função dos relés), religamento automático (no caso de abertura espontânea do disjuntor), controle de tensão e reativos (mantém o nível de tensão e o fluxo de reativos nos barramentos), oscilopertubografia (armazenamento de onda de tensões e correntes), sincronismo de tempo (sincronização com fonte externa do horário padrão e resolução de até milissegundo) e registro seqüencial de eventos (registra a atuação de relés de proteção). Uma das empresas pioneiras na automação de SEs, a Companhia Paulista de Força e Luz – CPFL – é uma das concessionárias que possui uma grande preocupação na qualidade do fornecimento de energia e, consequentemente, procura estar sintonizada com as inovações tecnológicas do mercado. Em tempo recorde (entre 25 de novembro e 30 de dezembro de 1999), a Diretoria de Distribuição integrou 18 novas SEs à Supervisão e Controle dos Centros de Operação. Desta forma, o números de SEs automatizadas passou de 93 para 111 (dados de 1999) num universo de 240 SEs próprias, o que representa um aumento na supervisão do sistema de 39% para 46%. Além disso, a CPFL possui seis Unidades Terminais Remotas instaladas em SEs da Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista – CTEEP, perfazendo um total e 117 SEs telesupervisionadas. Através da supervisão e controle é possível ao Centro de Operação receber em tempo real das SEs a medição das principiais grandezas elétricas como tensão, corrente e potência e, por outro lado, comandar à distância chaves de manobra como disjuntores. A CPFL destaca como principais benefícios de automação: agilização nos restabelecimentos de energia em casos de falta, com influência no índice DEC – Duração Equivalente por Consumidor; prevenção de interrupções pela detecção precoce de possíveis defeitos ou sobrecargas, com influência no índice FEC – Freqüência Equivalente por Consumidor; otimização da utilização dos ativos de subtransmissão e distribuição pela possibilidade de diminuição das margens de reservas instaladas, sem prejuízo da segurança, o que resulta na postergação de investimentos. “A CPFL tem uma média histórica de implantar seis SEs por ano (sem contar as obras de ampliação)” disse Ronaldo Borges Figueiredo, engenheiro de normalização e padrões do departamento de engenharia da CPFL. Nos futuros projetos de automação, Franco disse que a filosofia caminha no sentido de, cada vez mais, as SEs terem decisões locais reportando dados para os Centros de Operação. Uma das pioneiras a adotar a filosofia de automação em subestações, a CPFL, ainda na década de 70, implantou os antigos computadores de grande porte e mainframes. As primeiras subestações automatizadas da concessionária já nasceram com os conceitos de telecomando (muda o estado de chaves desde disjuntores até transformadores), telemedição (freqüência, corrente, tensão, ativo e reativo e temperatura de transformadores) e telesinalização (abertura e fechamento de disjuntores). Todas essas funções são supervisionadas por sistema SCADA.
Franco: “Dentro das próximas aquisições nossas já está prevista toda essa infra–estrutura de automação local ...”
Essa entrada da automação aconteceu nas principais SEs e foi expandindo–se até que, na década de 80, entrou a rede de microcomputadores, onde cada SE, passou a ser um ponto na rede. Na época, o país vivia uma reserva de informática, e por este motivo, boa parte dos sistemas da CPFL são exclusivos e dedicados. No momento da entrada da automação, cada SE, passou a ter uma Unidade de Terminal Remota (UTR) comandada por CPU e onde são realizadas as medições de corrente e tensão, sinalização de chaves, abertura e fechamento, controle de transformadores e capacitores. Atualmente, dentro dessa malha, Franco acredita que a CPFL deve estar com o controle de 130 SEs. Há cerca de cinco anos, a concessionária inaugurou sua primeira “célula” automatizada com a tecnologia digital, localizada na cidade de Ribeirão Preto e entregue pela ABB em regime de turn key. Possui capacidade de 100 MW mas passará para 150 MW. Atende todo o centro de Ribeirão Preto e foi desenvolvido com sistema SCADA local. Além do sistema de automação de SEs, a CPFL também está investindo na automação de redes com um parque de mais de 40 chaves instaladas (em 15 KV). “Todas as SEs da CPFL, no momento que passaram para a automação, tiveram que ser adaptadas” lembra o engenheiro. Os dados passaram a ser disponibilizados nas UTRs, que por sua vez, são remetidos aos centros de operações. Franco acredita que é importante diferenciar as funções do Sistema SCADA (funções macro) e as funções da automação dentro de uma SE. A unidade de Ribeirão Preto representa um marco na concessionária porque é a primeira a tomar decisões locais e transferir os dados para o Centro de Operações em Campinas. “Dentro das próximas aquisições nossas já está prevista toda essa infra–estrutura de automação local. Com os sistemas digitais e relés é possível programar funções podendo transferí–las ou não para um centro superior”. Na opinião do engenheiro, um fato que logo é percebido quando uma SE é automatizada é a filosofia de manutenção. Como uma SE está sendo supervisionada constantemente e, reporta dados para o Centro de Operações, é possível montar esquemas de manutenções preditivas e sistema de back up, de tal forma, que sempre é possível trabalhar com sistemas reservas, no caso de eventos. A CPFL tem hoje mais de 130 pontos de compra de energia. Localizada bem no Centro do Anel de Energia Brasileiro, a concessionária possui 20 usinas geradoras de energia (uma térmica e 19 PCHs) que representam apenas 6% da demanda da empresa. Algumas são semi–automatizadas outras já chegaram a índice de 100% em automação como é o caso da PCH de Elói Chaves. Franco disse que a CPFL possui planos para ampliar esse parque que deverá criar uma empresa só para atender a parte de geração.