Sistema identificador de fases para redes de distribuição de energia
Desde que a energia elétrica foi descoberta no século VI a.C., ficar sem ela é uma tarefa difícil (para não dizer impossível), principalmente nos dias atuais, onde vivemos a Era da Internet.
Por isso, para as concessionárias de fornecimento de energia elétrica, realizar processos para aperfeiçoar o atendimento aos consumidores é essencial.
Pensando nisso, a Celesc - concessionária de distribuição de energia elétrica do estado de Santa Catarina, em parceria com as empresas B&C Consultoria e Centrum desenvolveram um equipamento essencial para identificação de fases que otimiza todo o processo. O projeto teve um investimento do PROP&D da ANEEL/Celesc, e contrapartida das empresas de aproximadamente R$ 2,65 milhões de reais.
Tal equipamento utiliza tecnologia de ponta e auxilia no rápido restabelecimento do fornecimento de energia elétrica aos consumidores, visto que, ele substitui um processo que hoje é feito manualmente com papel e caneta, agilizando o processo de construção de rede.
Um dos principais desafios das concessionárias de distribuição de energia elétrica é melhorar os seus indicadores, como por exemplo, o DIC que indica por quanto tempo uma unidade consumidora ficou sem o fornecimento de energia elétrica durante um período considerável.
Assim, fica claro que ter um equipamento que facilite a prestação de serviço da concessionária é muito importante. Principalmente na hora de religar o sistema, quando se exige a seqüência de fase da rede a ser conectada.
“Quando da operação do sistema, em que se pretende colocar em anel dois circuitos, a tensão elétrica precisa ter aproximadamente o mesmo ângulo de fase, de forma que possam ser ligados sem colocar em risco os operadores, a rede e/ou os equipamentos”, explica o Engenheiro Eletricista da CELESC, Jean Costanzi
Esse faseamento até então era realizado através de inspeção visual e anotações em papel, o que resultava em um procedimento demorado e sujeito a erros humanos, gerando indicadores ruins para a concessionária e demora no restabelecimento da energia elétrica.
Neste contexto, através do consórcio com as empresas B&C Consultoria e Centrum em parceria com o programa de pesquisa e desenvolvimento da Celesc Distribuição, foi desenvolvido um equipamento capaz de identificar a fase e o ângulo de operação dessa fase.
Ou seja, um equipamento que traz muitos benefícios para a operação do sistema de distribuição e, por consequência, para os clientes.
Dentre eles, destacam-se a agilidade na construção de novas redes, a reconexão correta de segmentos da rede após uma falha, a operação e a referência da Baixa Tensão à fase de Média Tensão.
Sistema Identificador de fases desenvolvido.
A identificação do ângulo de fase da tensão é feita usando-se uma conexão pela internet e um sistema receptor GNSS para gerar uma base de tempo precisa e sincronizada globalmente. Assim, o equipamento permite que o ângulo de fase medido localmente seja comparado à fase medida em um ponto de referência por uma PMU (Phasor Measurement Unit), por exemplo.
Para isso, o sistema desenvolvido possui uma unidade compacta de aquisição, processamento e transmissão de dados para identificação das fases em redes de média ou baixa tensão.
Adicionando portabilidade e robustez ao equipamento, utilizou-se bateria recarregável de longa duração e invólucro resistente à água.
Além disso, o módulo sensor possui dois tipos de sensores, um para uso específico em redes de baixa tensão e outro para uso em redes de média tensão; e de acordo com a aplicação, o sistema pode ser operado manualmente ou acoplado a uma vara de manobra padrão usada pelas distribuidoras de energia elétrica.
Equipamento identificador de fase de média tensão em teste utilizando uma vara de manobra.
Após a medição ser realizada, os dados são enviados via Wi-Fi para o equipamento externo remoto - o tablet, onde é apresentado o resultado da identificação da fase em relação à referência e onde são armazenadas as medidas feitas.
Exemplo da tela de medições mostrada no tablet padrão de mercado.
Ao final do processo de medição, todas as informações das medidas de fase realizadas podem ser transferidas para um computador e armazenadas como dados de registro.
Alguns dos benefícios do sistema identificador de fases são:
- Equipamento compacto, ou seja, tem um pequeno volume e baixo peso
- Pode ser utilizado tanto acoplado a uma vara de manobra quanto manualmente
- Tem a possibilidade de ser utilizado sem que haja o sincronismo com o GPS online. Ele pode ser sincronizado previamente e depois ser utilizado em campo
- Possibilidade de realizar medidas em redes de média e de baixa tensão
- Possui formato ergonômico que facilita o posicionamento para medição no cabo
Além disso tudo, o software desenvolvido permite que sejam definidos previamente os locais onde serão executadas as medições, facilitando a sua utilização em campo pelos técnicos.
Durante o desenvolvimento do projeto, a equipe da Macnica DHW participou na orientação e definição dos principais componentes, que permitiram implementar o complexo circuito eletrônico em uma placa pequena (15,0cm x3,8cm), além do suporte técnico necessário a estes componentes escolhidos.
“Além do suporte, o time da Macnica DHW auxiliou nos testes de laboratório para certificação do equipamento”, destacou o Gerente Comercial da Macnica DHW, Clodoaldo Labritz.
Para as distribuidoras de energia elétrica, uma das principais vantagens da utilização deste equipamento é que ele permite fazer o cadastramento das unidades consumidoras com relação a sua fase e localização. Lembrando que esta fase, mesmo sendo medida na baixa tensão, pode ser referenciada à uma fase do circuito de média tensão, fazendo com que os indicadores de DEC, FEC, DIC, FIC e DMIC possam ser calculados corretamente, levando em consideração este faseamento.
Além disso, em caso de contingência o equipamento pode ser utilizado para interligação das redes sem a necessidade de percorrer todo o sistema para verificar o faseamento e o ângulo de fase. “Para os consumidores isso significa maior qualidade e menor tempo para o retorno de energia”, ressalta Jean.
Também podemos citar a facilidade de fazer uma medição e identificar as fases em circuitos de cabos nus ou multiplexados, bem como, em instalações internas e quadros de distribuição ou medição prediais onde é inviável a identificação visual.
Por fim, o sistema identificador de fase aumenta a segurança nas operações do sistema elétrico, uma vez que a ligação de fases com ângulo diferente pode causar acidentes graves para os operadores e para os equipamentos conectados à rede elétrica.
Sendo assim, fica claro que são muitos os benefícios de incluir o equipamento identificador de fases para atuação nas redes de distribuição de média e baixa tensão.
Agilidade em construção e recomposição. Segurança na operação do sistema. Economia de tempo de construção e recomposição, são algumas das vantagens apontadas pela CELESC.
“Atualmente o sistema está operando em fase de testes e já auxiliou em diversos projetos de construção de redes de distribuição, validando o equipamento”, destacou o Engenheiro da CELESC, Jean Costanzi.
O próximo passo de um projeto que traz tantos benefícios é a produção em massa, para que mais concessionárias de distribuição de energia elétrica possam ter operações mais eficientes e seguras.
Para a produção em massa, a Macnica DHW poderá fornecer os componentes eletrônicos e com isso, o produto Celesc sempre estará utilizando tecnologias de ponta, pois esse é o principal objetivo da parceria com a B&C Consultoria.
SOBRE AS EMPRESAS:
A Celesc é a concessionária de distribuição de energia elétrica do estado de Santa Catarina. Seu sistema de distribuição é composto por 167 subestações, 4.675 quilômetros de linhas de distribuição de 138 e 69 kV, 150.817 quilômetros de redes de média e baixa tensão para atendimento de mais de 3 milhões de unidades consumidoras.
A B&C Consultoria é uma startup que desenvolve soluções e projetos de P&D. Possui grande experiência no desenvolvimento de projetos de alta complexidade com foco em hardware, software, IoT e IA, e com expertise no desenvolvimento de placas digitais e analógicas e processamento de vídeo.
A Centrum é uma empresa especializada em consultoria nas áreas de regulação técnica, planejamento do sistema elétrico, pesquisa e desenvolvimento, eficiência energética, e na prestação de serviços de engenharia em distribuição de energia elétrica.
A Macnica DHW é uma empresa distribuidora de semicondutores e fornecedora de soluções IoT e AI. Possui uma equipe de desenvolvimento de produtos e soluções que vão desde hardware customizado (projeto de placas e circuitos eletrônicos) até o desenvolvimento de algoritmos de inteligência artificial para inferência na nuvem ou na borda.
