Monitoramento do desequilíbrio de tensão e da corrente reversa na rede de distribuição de baixa tensão : uma proposta de sistema computacional que utiliza a infraestrutura de iluminação pública
Aluno: Luciano Júlio dos Santos Orientador: Prof. Dr. Erick de Andrade Barboza
Dissertao_de_Mestrado_Luciano.pdf
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U NIVERSIDADE F EDERAL DE A LAGOAS
I NSTITUTO DE C OMPUTAÇÃO
C OORDENAÇÃO DE P ÓS -G RADUAÇÃO EM I NFORMÁTICA
L UCIANO J ÚLIO DOS S ANTOS
M ONITORAMENTO DO D ESEQUILÍBRIO DE T ENSÃO E DA
C ORRENTE R EVERSA NA R EDE DE D ISTRIBUIÇÃO DE
BAIXA T ENSÃO : U MA P ROPOSTA DE S ISTEMA
C OMPUTACIONAL QUE U TILIZA A I NFRAESTRUTURA DE
I LUMINAÇÃO P ÚBLICA
Maceió
2023
L UCIANO J ÚLIO DOS S ANTOS
M ONITORAMENTO DO D ESEQUILÍBRIO DE T ENSÃO E DA
C ORRENTE R EVERSA NA R EDE DE D ISTRIBUIÇÃO DE
BAIXA T ENSÃO : U MA P ROPOSTA DE S ISTEMA
C OMPUTACIONAL QUE U TILIZA A I NFRAESTRUTURA DE
I LUMINAÇÃO P ÚBLICA
Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação em Informática da Universidade Federal de Alagoas como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Informática.
Área de Concentração: Engenharia de Sistemas
Computacionais.
Orientador: Prof.º Dr.º Erick de Andrade Barboza
Coorientador: Prof.º Dr.º Igor Cavalcante Torres
Maceió-AL
2023
Catalogação na Fonte
Universidade Federal de Alagoas
Biblioteca Central
Divisão de Tratamento Técnico
Bibliotecário: Marcelino de Carvalho Freitas Neto – CRB-4 - 1767
S237m
Santos, Luciano Júlio dos.
Monitoramento do desequilíbrio de tensão e da corrente reversa na
rede de distribuição de baixa tensão : uma proposta de sistema
computacional que utiliza a infraestrutura de iluminação pública /
Luciano Júlio dos Santos. – 2023.
164 f. : il.
Orientador: Erick de Andrade Barboza.
Dissertação (mestrado em informática) - Universidade Federal de
Alagoas. Instituto de Computação. Maceió, 2023.
Bibliografia: f. 101-109.
Apêndices: f. 110-156.
Anexos: f. 157-164.
1. Engenharia de sistemas de computação. 2. Sistema de monitoramento.
3. Iluminação pública. 4. Distribuição de baixa tensão. 5. Energia elétrica Distribuição. 6. Direção da Correntes elétricas - Distribuição. 7. Sistemas
fotovoltaicos integrados em edifícios. I. Título.
CDU: 004:621.3
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS/UFAL
Programa de Pós-Graduação em Informática – PPGI
Instituto de Computação/UFAL
Campus A. C. Simões BR 104-Norte Km 14 BL 12 Tabuleiro do Martins
Maceió/AL - Brasil CEP: 57.072-970 | Telefone: (082) 3214-1401
Folha de Aprovação
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
MONITORAMENTO DO DESEQUILÍBRIO DE TENSÃO E DA CORRENTE REVERSA NA
REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE BAIXA TENSÃO: UMA PROPOSTA DE SISTEMA
COMPUTACIONAL QUE UTILIZA A INFRAESTRUTURA DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA
Dissertação submetida ao corpo docente do Programa
de Pós-Graduação em Informática da Universidade
Federal de Alagoas e aprovada em 23 de maio de
2023.
Banca Examinadora:
________________________________________
Prof. Dr. ERICK DE ANDRADE BARBOZA
UFAL – Instituto de Computação
Orientador
Assinado de forma digital
ANDRE LUIZ LINS DE por ANDRE LUIZ LINS DE
AQUINO:032350154 AQUINO:03235015400
Dados: 2023.06.07
00
13:08:45 -03'00'
__________________________________________
Prof. Dr. ANDRE LUIZ LINS DE AQUINO
UFAL – Instituto de Computação
Examinador Interno
Igor Cavalcante Assinado de forma
digital por Igor
Torres
Cavalcante Torres
__________________________________________
Prof. Dr. IGOR CAVALCANTE TORRES
UFAL – Centro de Ciências Agrárias - CECA
Coorientador
________________________________________
Prof. Dr. RONALDO RIBEIRO BARBOSA DE AQUINO
UFPE- Universidade Federal de Pernambuco
Examinador Externo
Agradecimentos
Agradeço,
A Deus, pelo dom da vida, por todas as oportunidades concedidas ao longo de toda
minha caminhada pessoal e profissional que com sua misericórdia, apesar de minhas imperfeições, me ajudou a chegar aqui e me proporcionou todos os momentos.
Ao meu pai, Audálio Júlio e minha mãe, Maria José pelo carinho, sábios conselhos,
pela educação que me deram, por todos os ensinamentos que carrego comigo e pelo incentivo
de buscar sempre mais conhecimento, mas manter-se humilde acima de tudo. À minha
esposa, Iraneide Ferreira que esteve sempre ao meu lado, que me auxilia a todo momento,
pelos incentivos de buscar sempre mais conhecimento e sendo um porto seguro em tempos
tempestuosos. À minha filha Nathália Mirelle por ser a maior bênção que um pai poderia ter
pedido a Deus e por ter me incentivado e ajudado nesta caminhada! E a minha querida Pet
Penelope da raça pug que deixa saudades, lembrança de suas brincadeiras que sempre me
fizerem rir durante a escrita deste trabalho, e do seu jeito especial no olhar. Todos vocês são
e foram essenciais em minha vida! Amo vocês!
Aos meus amigos e colegas de graduação e trabalho que continuam ao meu lado, pelas conversas e incentivos diários sempre dispostos a me ajudar e me animar, não importando
a situação. Aos amigos Engenheiro Eletricista Bemielison Gletson da Universidade Federal
Rural do Semi-Árido (UFERSA), ao Professor Dr.º Igor Cavalcante, ao Engenheiro Eletricista Erlandson Lemos Diretor Técnico da SEMIP. Aos professores Dr.º André Luiz Lins de
Aquino, Dr.º Leandro Dias da Silva, Dr.º Rafael de Amorim Silva, e Dr.º Ranilson Oscar
Araújo Paiva, do Programa de Pós Graduação em Informática da UFAL pelas orientações e
aulas ofertadas, aos colegas de curso pelo apoio, e ao Instituto de Ciências Computação (IC)
da UFAL, sob comando do professor Dr.º Davi Bibiano Brito.
Aos moradores Audálio Júlio, Benedito Rodrigues, Ednaldo Almeida, José Lessa,
José Rodrigues, Paulo Assunção, José Ronaldo, Walkiria Barros da cidade de Marechal Deodoro que contribuíram para a pesquisa por meio do termo de cooperação técnica, a Guilherme Matos da Industria IMS Soluções em Energia Ltda pela licença de 30 dias do Software PowerMANAGER desktop, a Stemáquinas Engenharia Ltda sob a direção do amigo
i
Engenheiro Eletricista Marcos Antonio, por ceder o analisador de energia modelo PowerNET P-600 G4 do fabricante IMS, a Superintendência Municipal de Energia e Iluminação
Pública de Maceió (SIMA) pela doação dos materiais usados da iluminação pública e a Secretaria Municipal de Iluminação Pública de Marechal Deodoro (SEMIP) pelo apoio técnico
e operacional.
Ao professor e orientador Dr.º Erick de Andrade Barboza, pelas aulas, paciência e
guia no processo de desenvolvimento e escrita desse trabalho, contribuições estas fundamentais na produção científica, bem como pelo compartilhamento de seu conhecimento e,
especialmente, pela motivação.
ii
Dedicatória
Este trabalho é dedicado a Deus, e àqueles que
fundamentaram todo o meu conhecimento até aqui.
“A ciência é muito mais que um corpo de conhecimentos.
É uma maneira de pensar.” Carl Sagan.
iii
Resumo
As matrizes energéticas do Brasil e do mundo estão num processo de descentralização da produção de energia devido à expansão da Geração Distribuída (DG) resultado da
energia gerada por meio dos Painéis Fotovoltaicos (PV) instalados nos telhados das residências em áreas urbanas. Esta descentralização fez do monitoramento da qualidade da energia
das Redes de Distribuição de Baixa Tensão (RDBT) um dos maiores desafios para os Operadores de Sistemas de Distribuição (OSDs) que só estão conscientes dos níveis de qualidade
energética por intermédio das queixas dos clientes às distribuidoras. Existem poucos projetos
de implementação de sistemas para este fim, possivelmente devido ao elevado investimento
necessário para esta tecnologia. Por conseguinte, este trabalho propõe um sistema de monitoramento do sentido do fluxo da corrente elétrica e do Desequilíbrio de Tensão (DT) em
uma RDBT, utilizando a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu). O sistema proposto
fornecerá aos OSDs informações em tempo real da qualidade da energia na RDBT por meio
de um modelo de aquisição de dados de baixo custo, utilizando a IIPu por meio dos Relés
de Telegestão (RT). O sistema foi validado empiricamente por meio do monitoramento de
uma rua onde os sistemas de geração fotovoltaica ligados a RDBT injetam energia. Os resultados mostram que o sistema proposto pode identificar a direção da corrente na RDBT e
estimar o DT com um erro médio absoluto de 0,096% em comparação com o analisador de
energia profissional. Os resultados deste projeto podem trazer contribuições relevantes para
o desafio no monitoramento da qualidade da energia; por exemplo, os OSDs podem utilizar
o sistema proposto para acessar a informação em tempo real relativa à RDBT por meio de
um modelo de aquisição de dados de baixo custo. Espera-se que os resultados deste projeto
tragam contribuições relevantes para o desafio no monitoramento dos níveis da qualidade da
energia, colaborando assim para uma expansão mais ordenada da distribuição da produção
de energia no Brasil.
Palavras-chave Engenharia de Sistemas Computacionais, Sistema de Monitoramento, Sistema de Iluminação Pública, Sistema de Distribuição de Baixa Tensão, Desequilíbrio da
Tensão, Direção da Corrente Elétrica, Painéis Fotovoltaicos.
iv
Abstract
Brazil’s and the world’s energy matrices are in an energy generation decentralization
process due to the Distributed Generation (DG) expansion resulting in the energy generated
through Photovoltaic Panels (PP) installed on the roofs of residences in urban areas. This
change has made the energy quality monitoring for the Low Voltage Distribution Networks
(LVDN) one of the Distribution System Operators (DSO) biggest challenges, who are only
aware of the energy quality levels through the customers’ complaints to the distributors.
There are few projects implementing systems for this purpose, possibly due to the high investment required for this technology. Therefore, this research proposes a cyber-physical
system for monitoring the direction of electric current flow and voltage imbalances in an
RDBT using the street lighting infrastructure. The proposed system will provide the DSO’s
with real-time information on the power quality in the RDBT through a low-cost data acquisition model using the street lighting infrastructure through Telemanagement Relays (TR).
The system was empirically validated by monitoring a street where photovoltaic generation
systems stochastically connected to RDBT inject power. The results show that the proposed
system can identify the direction of the current in the RDBT and estimate the voltage unbalance with an average absolute error of 0.096% compared to the professional power analyzer.
The results of this project can make relevant contributions to the challenge in power quality
monitoring; for example, DSO’s can use the proposed system to access real-time information relative to the RDBT through a low-cost data acquisition model. It is expected that the
results of this project would bring relevant contributions to the challenge of monitoring the
levels of power quality, thus collaborating for a more orderly expansion of the distribution
of energy production in Brazil.
Keywords: Voltage Unbalance, Voltage Profiles, Electric Current Direction, Monitoring
System, Low Voltage Distribution System, Photovoltaic Panels, Public Lighting System.
v
Lista de Figuras
1
Matriz elétrica do Brasil em 2001. Dados obtidos da (EPE, 2021a) . . . . .
2
Matriz elétrica do Brasil em abril de 2023. Dados obtidos do Infográfico da
ABSOLAR (ABSOLAR, 2023) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
12
Conceito básico do sistema de telegestão e comunicação com servidor.
Fonte: Adaptado de (INTELI, 2022) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
5
Conceito básico do sistema de geração até a distribuição. Fonte: Adaptado
de (TRISUL, 2021) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
3
Evolução da fonte solar fotovoltaica no Brasil. Fonte: Adaptado de (ABSOLAR, 2023) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
3
13
Conceito básico da geração de energia através dos painéis fotovoltaicos e sua
injeção a uma rede de distribuição. Fonte: Adaptado de (SENERGAM, 2022) 15
7
Conceito básico do desequilíbrio de tensão identificado na amplitude em um
sistema trifásico. Fonte: Adaptado de (OLESKOVICZ, 2018) . . . . . . . .
8
16
Fluxograma de seleção de estudos. Fonte: Adaptado de (SILVA; BRAGA,
2020) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
9
Diagrama de fluxo de materiais e métodos do estudo realizado. Fonte: O autor. 41
10
Fluxograma de coleta dos dados quando utilizado o analisador de energia e
aplicação nos Métodos da IEEE 1159 (IEEE 1159, 2019). Fonte: O autor. .
11
46
Fluxograma de coleta dos dados que manuseia três voltímetros, em seguida
utiliza as equações polifásica e por fim aplica o Método Cigré (IEEE 1159,
2019). Fonte: Elaborado pelo autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
47
Fluxograma de coleta dos dados, realizada por meio da infraestrutura iluminação pública que utiliza os relés de telegestão, cujos dados seguem para
processamento e inserção no método de cálculo, a ser aplicado nas equações
polifásicas e, por fim, inseridos no Método Cigré. Fonte: Elaborado pelo autor. 51
13
Visão geral do sistema proposto. Fonte: Elaborado pelo autor. . . . . . . .
14
Mapa dos logradouros. Fonte: Adaptado do Google Earth Pro e dados da
legenda inseridos pelo autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vi
57
58
15
Foto do Padrão I1 do modelo das luminárias que foram retiradas. Fonte:
Elaborado pelo autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
62
Foto do Padrão I2 do modelo das luminárias que foram instaladas e um dos
protótipos dos relés desenvolvidos por este autor instalado acima da luminária. Fonte: Elaborado pelo autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
Foto com detalhe da ligação dos cabos da luminária na rede de distribuição
e identificação do estudo no braço da luminária. Fonte: Elaborado pelo autor.
18
63
Detalhe do procedimento de instalação e montagem de um ponto do sistema
de Iluminação Pública (IPu) do Padrão I2. Fonte: Elaborado pelo autor. . .
19
63
64
Fluxograma de coleta dos dados, incluindo a parte física da infraestrutura
de iluminação pública através dos relés de telegestão, que seguem para processamento da informações por meio do método de cálculo, em seguida são
aplicados nas equações polifásica, para, por fim, serem aplicados no Método
Cigré. Fonte: Elaborado pelo autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
Plataforma City Lights Maps desenvolvida pelo autor e utilizada como prova
de conceito. Fonte: Elaborado pelo autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
66
71
Plataforma WEB City Lights Maps desenvolvida e utilizada como prova de
conceito - Gráfico dos níveis da tensão do ponto de iluminação MD000006
(Relé 6C) por período. Fonte: Elaborado pelo autor e extraído de sua plataforma WEB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
Analisador de energia, modelo PowerNET PQ 600 G4 do fabricante IMS.
Fonte: IMS (IMS, 2020). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
72
74
PowerMANAGER desktop - Software para análise de grandezas elétricas.
Fonte: Programa da IMS (IMS, 2020) e dados extraídos do analisador de
energia PowerNET P-600 G4 para o formato CSV e utilizados pelo autor. .
24
Diagrama de procedimentos descritos na Seção 4.7 referentes às atividades
desenvolvidas para obtenção dos resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
75
79
Os valores de tensão entre a fase B e o neutro foram obtidos a partir dos seis
relés e do analisador de energia ligados ao mesmo ponto elétrico durante 5
horas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vii
81
26
Valores de tensão entre a fase B e o neutro obtidos a partir dos seis relés, após
aplicação do fator de correção, e o analisador de energia ligado no mesmo
ponto elétrico durante 5 horas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
Os Boxplots representam a distribuição absoluta de erros entre as leituras de
tensão do relé e as leituras de tensão do analisador de potência. . . . . . . .
28
81
82
Correlação entre as variáveis dos valores da tensão, obtidos através dos seis
relés e do analisador de energia (a) sem utilizar o Fator de Correção (FC) e
(b) utilizando o Fator de Correção (FC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
83
Leituras dos níveis de tensão do relé 1A e do relé 4A, e os resultados da fase
A calculada usando a Equação 24, durante um período de 24 horas com
intervalo de 5 minutos entre as leituras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
85
Leituras dos níveis de tensão do relé 2B e do relé 5B, e os resultados da
fase B calculada usando a Equação 24, durante um período de 24 horas com
intervalo de 5 minutos entre as leituras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
85
Leituras dos níveis de tensão do relé 3C e do relé 6C, e os resultados da fase
C calculada usando a Equação 24, durante um período de 24 horas com
intervalo de 5 minutos entre as leituras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
Corrente estimada para cada fase calculada usando Equação 22 considerando
um período de 24 horas com intervalo de 5 minutos entre leituras. . . . . .
33
86
86
Leituras do analisador de energia para a fase A e do perfil da tensão da fase A
calculado pelo sistema proposto, utilizando dados do relé 4A, considerando
24 horas com um intervalo de 5 minutos entre as leituras. . . . . . . . . . .
34
89
Leituras do analisador de energia para a fase B e do perfil da tensão da fase
B calculado pelo sistema proposto, utilizando dados dos relés 2B e 5B, considerando 24 horas com um intervalo de 5 minutos entre as leituras. . . . .
35
89
Leituras do analisador de energia para a fase C e o nível do perfil da tensão
da fase C calculado pelo sistema proposto, utilizando dados dos relés 3C e
6C, considerando 24 horas com um intervalo de 5 minutos entre as leituras.
viii
90
36
Correlação entre a tensão medida pelo analisador de energia e a tensão calculada pelo sistema proposto para as fases A, B, e C no poste 7 (ponto de
referência), considerando 24 horas com um intervalo de 5 minutos entre leituras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
90
Desequilíbrio da tensão calculado pelo sistema proposto e medido pelo analisador de energia considerando 24 horas com um intervalo de 5 minutos
entre leituras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
92
Histograma do Mean Absolute Error (MAE) considerando o desequilíbrio
de tensão calculado pelo sistema proposto e medido pelo analisador de energia. 92
39
Gráfico das leituras realizadas por meio da IIPu dos níveis de tensão das
fases A, B e C em relação ao neutro no poste 7 da rede de distribuição em
baixa tensão. A região verde delimita o intervalo no qual o valor da tensão é
adequado segundo a PRODIST através do Módulo 8 (ANEEL, 2022). . . .
40
94
Gráfico de dispersão do Desequilíbrio da Tensão (DT) na rede de distribuição
em baixa tensão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ix
95
Lista de Tabelas
1
Critérios de qualidade para avaliar os estudos selecionados na revisão sistemática da literatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
21
Lista de artigos incluídos na revisão e suas pontuações de qualidade. A linha
vermelha ilustra o ponto de corte considerando um limiar de 70% para o
fator de qualidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
Resumo técnico da revisão sistemática da literatura entre os modelos de simulação, estudos empírico e análises das literaturas. . . . . . . . . . . . . .
4
24
25
Fatores de correção aplicados aos níveis de tensão dos 6 relés para corrigir
os erros de leitura em relação aos do analisador de energia, bem como o erro
médio absoluto (MAE) antes e depois da aplicação do fator em cada um dos
relés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
82
Erro médio absoluto (Mean Absolute Error) dos valores estimados (sistema
proposto) em relação aos observados (analisador de energia) da tensão para
cada uma das fases. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
Leituras dos níveis de tensão fora da faixa adequada (Volts) das 2016 amostras válidas coletadas por fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
91
95
Limites definidos para Desequilíbrio da Tensão (DT) por normas técnicas,
Technical Report (TR) e Review Panel identificando os países e membros da
European Union (EU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
8
Quantidade de amostras e seus percentuais acima dos limites. . . . . . . . .
96
9
Valores das tensões coletadas pelos seis relés e pelo analisador de energia
durante 5 horas - Para o cálculo do fator de correção . . . . . . . . . . . . .
10
Valores das tensões coletadas pelos seis relés após 24h de funcionamento.
Os dados contidos na tabela correspondem a 32 dos 288 válidos. . . . . . .
11
158
160
Valores das tensões correspondente aos dados coletadas pelo analisador de
energia destinados a validação da métrica. Os dados contidos na tabela correspondem a 32 dos 288 válidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
x
162
12
Monitoramento dos níveis das tensões utilizando a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) durante o período de 7 dias ou até adquirir 2016 leituras
válidas. Os dados contidos na tabela corresponde a 32 dos 2016 válidos. . .
xi
164
Lista de Abreviaturas
A/D
Analog to Digital Converter em português, Conversor analógico-digital.
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas.
AE
Analisador de Energia.
ANEEL
Agência Nacional de Energia Elétrica.
ANSI
American National Standards Institute.
CA
Tensão e Corrente Alternada.
CC
Tensão e Corrente Contínua.
CEP
Circle of Error Probable, em português Provável Erro Circular.
Cigré
Congrès Internationale des Grand Réseaux Électriques a Haute Tension,
em português Congresso Internacional de Grandes Redes Elétricas de Alta
Tensão.
CM
Control Module, em português Módulo de Controle.
CPS
Cyber-Physical System, em português Sistema Ciber-Físico.
CSS
Cascading Style Sheets, em português Folhas de estilo em cascata, é um
mecanismo para adicionar estilo a um documento web.
CSV
Comma-separated values, em português Valores Separados Por Virgula,
também conhecido como CSV, são arquivos de texto de formato regulamentado pelo RFC 4180, que faz uma ordenação de bytes ou um formato
terminado em linha, que separa os valores com vírgulas.
DDP
É a diferença de potencial elétrico entre dois pontos ou a diferença em
energia potencial elétrica por unidade de carga elétrica entre dois pontos.
Sua unidade de medida é o (v) volt.
xii
DT
Desequilíbrio de Tensão.
EPE
Empresa de Pesquisa Energética. É uma empresa pública vinculada ao Ministério de Minas e Energia, que por finalidade prestar serviços na área de
estudos e pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento do setor energético.
FC
Fator de Correção é o valor aplicado para corrigir os erros nas leituras do
relés de telegestão, em relação as leituras do analisador de energia.
FERs
Fontes de Energias Renováveis.
FP
Fator de potência.
GC
Geração Centralizada.
GD
Geração Distribuída.
GPRS
General Packet Radio Service, em português Serviço de Rádio de Pacote
Geral.
GPS
Global Positioning System, em português Sistema de Posicionamento Global.
GSM
Global System for Mobile Communications 2G, em português Sistema
Global para Comunicações Móveis é uma tecnologia móvel para telefones celulares.
GW
Unidade de medida de potência em Gigawatt.
HTML
A tecnologia é fruto da junção entre os padrões HyTime e SGML. HyTime
é um padrão para a representação estruturada de hipermídia e conteúdo
baseado em tempo.
HTTP
Hypertext Transfer Protocol, em português Protocolo de Transferência de
Hipertexto.
IEA
International Energy Agency, em português Agência Internacional de
Energia.
xiii
IEC
International Electrotechnical Commission, em português Comissão Eletrotécnica Internacional.
IEEE
Instituto de Engenheiros Eletrônicos e Eletricistas.
IIPu
Infraestrutura da Iluminação Pública.
IPu
Iluminação Pública.
kV
Unidade de medida da tensão em kilovolts.
kVA
Unidade de medida voltampere ou volt-ampère é a unidade utilizada na
medida de potência aparente em sistemas elétricos de corrente alternada.
Sendo 1000 VA = 1 kVA.
kW
Unidade de medida de potência em kilowatt. Sendo 1000 W = 1 kW.
kWh
Unidade de consumo de potência em kilowatt hora.
kWp
Unidade de medida de potência, normalmente associada a células fotovoltaicas (kiloWatt-pico).
LC
É uma expressão dada ao conjunto que constitui a composição de um
ponto de iluminação, exemplo utilizado no estudo: luminária com base
(tomada), relé fotoelétrico, lâmpada de descarga, reator, braço, cabos de
ligação e parafusos.
M2M
Machine-to-Machine, em português Máquina a Máquina.
ms
Unidade de medida de tempo em milissegundo.
MW
Unidade de potência em Megawatt.
MySQL
Sistema de gerenciamento de banco de dados (SGBD), que utiliza a linguagem SQL (Linguagem de Consulta Estruturada, do inglês Structured
Query Language).
NEMA
National Equipment Manufacturer’s Association, em português Associação Nacional de Fabricantes de Equipamentos.
xiv
Ohm
Ohm é a unidade de medida de resistência elétrica que representa a relação
entre a tensão (medida em volts) e a corrente elétrica (medida em amperes)
de um elemento.
ONS
Operador Nacional do Sistema Elétrico. É uma entidade brasileira de direito privado sem fins lucrativos que é responsável pela coordenação e
controle da operação das instalações de geração e transmissão de energia
elétrica do Sistema Interligado Nacional (SIN), sob a fiscalização e regulação da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) do Brasil.
ONU
Organização das Nações Unidas.
OSD
Operador do Sistema de Distribuição.
Padrão I1
Tipo de estrutura de um ponto de iluminação com braço que possui uma
projeção de até 1 metro para a luminária, e que os equipamentos auxiliares (reator, tomada para relé, capacitores, ignitores e o relé fotoelétrico)
estão instalados na sapata do braço da luminária, sendo a lâmpada o único
material instalado na luminária.
Padrão I2
Tipo de estrutura de um ponto de iluminação com braço que possui uma
projeção de 1,5 até 2 metros para a luminária, e que os equipamentos auxiliares estão embutidos dentro da luminária (lâmpada, led, reator, driver,
tomada para relé, capacitores, ignitores e outros), sendo o relé fotoelétrico
instalado sobre a luminária.
PHP
PHP: Hypertext Preprocessor, originalmente Personal Home Page.
PR
Ponto de Referência, local definido para calcular e identificar os perfis e o
desequilíbrio da tensão na rede de distribuição de baixa tensão.
PRODIST
Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico
Nacional.
pu
Sistema por unidade.
PV
Painéis Fotovoltaicos ou Placas Fotovoltaicas.
xv
RD
Rede de Distribuição.
RDBT
Rede(s) de Distribuição em Baixa Tensão.
RMS
Root Mean Square, em português valor quadrático médio ou valor eficaz.
RSL
Revisão Sistemática da Literatura.
RT
Relés de telegestão.
RTC
Real Time Clock, em português é um relógio de tempo real.
SD
Sistema de Distribuição.
SM
Smart Module, em português Módulo Inteligente.
SSL
Secure Sockets Layer, em português camada de soquete seguro, é um protocolo de segurança que cria um link criptografado entre um servidor Web
e um navegador Web.
StArt
Estado da Arte - Ferramenta utilizada para revisões sistemáticas.
TW
Unidade de medida de potência em Terawatt.
VA
O volt-ampère, representado pelo símbolo (VA), é uma unidade de medida
de potência aparente utilizada nos sistemas elétricos de corrente alternada.
É um produto da tensão aplicada ao equipamento multiplicada pela corrente consumida por ele.
VAR
Unidade de medida de potência volt-ampere reativo.
WEB
A World Wide Web, em português rede mundial de computadores, designa
um sistema de documentos em hipermídia que são interligados e executados na Internet. Os documentos podem estar na forma de vídeos, sons,
hipertextos e imagens.
xvi
Wp
Unidade de medida de potência, normalmente associada a células fotovoltaicas (Watt-pico).
xvii
Lista de Símbolos
A
Unidade de medida da corrente elétrica no Sistema Internacional de Unidades.
I
Deslocamento de cargas dentro de um condutor. Unidade de medida é (A)
Ampere.
K
Desequilíbrio de Tensão (%), é um índice para a quantificação do desequilíbrio de tensão em porcentagem.
L
Comprimento do cabo ou condutor elétrico. Unidade de medida é (m)
Metro.
R
Resistência elétrica do material. Unidade de medida é (Ω) Ohm.
S
Seção transversal do condutor. Unidade de medida é (mm²).
V+
Componente de sequência positiva de tensão.
V−
Componente de sequência negativa de tensão.
Vab
Tensão entre as fase A e B.
Van
Tensão entre a fase A e Neutro.
Vbc
Tensão entre as fase B e C.
Vbn
Tensão entre a fase B e Neutro.
Vca
Tensão entre as fase C e A.
Vcn
Tensão entre a fase C e Neutro.
Vm
Valor médio entre os módulos de tensão das fases A, B e C.
Vrms
Tensão Root Mean Square (RMS) ou tensão eficaz.
V
Tensão elétrica (ou diferença de potencial elétrico). Unidade de medida é
(V) Volts.
W
O watt é a unidade de potência ou fluxo radiante no Sistema Internacional
de Unidades, igual a 1 joule por segundo. É usado para quantificar a taxa
de transferência de energia).
xviii
∆
É a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Unidade de medida
é (V) Volts.
Φ
Símbolo que sucede o número de condutores por fase para apresentar os
tipos de Desequilíbrio de Tensão (DT).
β
Grandeza adimensional que relaciona tensões de fase para cálculo de
DT % ou K%.
δ
É o percentual de queda de tensão dado pela diferença de potencial elétrico
entre dois pontos. Unidade de medida é (%) percentual.
ρ
Constante do material condutor. Para o cobre o valor é 0,0178, e alumínio
o valor é 0,0292.
k
Constante cujo valor para os circuitos com rede monofásica é igual a 2 e
√
trifásico com neutro é igual a 3.
xix
Sumário
1
2
3
Introdução
1
1.1
Motivação do Trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2
Objetivo Geral e Específico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.2.1
Objetivo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.2.2
Objetivos Específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.3
Relevância da Proposta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.4
Contribuições . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
1.5
Estrutura do trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
Fundamentação Teórica
11
2.1
Do sistema de geração até a distribuição de energia . . . . . . . . . . . . .
11
2.2
O conceito do sistema de telegestão na iluminação pública . . . . . . . . .
12
2.3
A geração de energia através dos painéis fotovoltaicos e sua injeção na rede
14
2.4
O desequilíbrio de tensão e o sentido da corrente no sistema de distribuição
15
Trabalhos Relacionados
18
3.1
Pesquisa bibliográfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
3.1.1
Planejamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
3.1.2
Seleção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
3.1.3
Relatório . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
3.1.4
Resumo dos estudos através das suas técnicas aplicadas . . . . . . .
23
Estudos dos sistemas de monitoramento da qualidade da energia . . . . . .
26
3.2.1
29
3.2
3.3
Estudos sobre desbalanceamento do sistema elétrico nas redes de distribuição 29
3.3.1
3.4
4
Analogia entre o estudo proposto e literatura apresentada . . . . . .
Analogia entre o estudo proposto e literatura apresentada . . . . . .
34
Estudos sobre os impactos da injeção de energia fotovoltaica . . . . . . . .
35
3.4.1
38
Analogia entre o estudo proposto e literatura apresentada . . . . . .
Materiais e métodos
40
4.1
Métodos para mensurar o desequilíbrio da tensão . . . . . . . . . . . . . .
42
4.2
Equações de circuitos polifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
xx
4.3
4.4
4.5
Diagramas para coleta dos dados utilizados no cálculo do desequilíbrio da
tensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
47
4.4.1
Conceito de queda de tensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
4.4.2
Desenvolvimento do método de cálculo a partir do conceito de queda
de tensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
Processo sincronização e cálculo do fator de correção . . . . . . . . . . . .
54
4.5.1
Processo de sincronização dos relés de telegestão e do analisador de
energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.2
4.6
Cálculo do fator de correção dos 6 relés em relação ao analisador de
energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração . . . . . . . .
56
4.6.1
Geradores de energia através de Painéis Fotovoltaicos e sua injeção
na rede de distribuição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6.2
4.7
5
56
Procedimentos para substituição das luminárias e da instalação dos
relés de telegestão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
4.6.3
Sistema de sensores e comunicação . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
4.6.4
Armazenamento de dados e comunicação - Protocolos cliente/servidor 69
4.6.5
Analisador de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
Síntese do sistema para aplicação do Método de Cálculo e do Método Cigré
76
Resultados e discussão
80
5.1
Aplicação de fatores de correção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
5.2
Validação do sistema proposto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
5.3
Validação do sistema proposto - Cálculo do Desequilíbrio de Tensão . . . .
91
5.4
Discussão sobre os valores do desequilíbrio da tensão na rede de distribuição
com fontes de geração de energia fotovoltaica . . . . . . . . . . . . . . . .
6
54
93
Considerações finais
97
Referências Bibliográficas
101
Lista de Apêndices
xxi
Apêndice A Processo requisitando doação de luminárias usadas
110
Apêndice B Termos de cooperação técnica realizado com os moradores
127
Apêndice C Cooperação técnica com P.M. de Marechal Deodoro
130
Apêndice D Contrato firmado com a Hostinger
135
Apêndice E Contrato firmado com a Meta Telecom
138
Apêndice F Resumo do desenvolvimento dos relés de telegestão
145
Apêndice G Relatório fotográfico simples das atividades
150
Lista de Anexos
Anexo A Tabela 9
157
Anexo B Tabela 10
159
Anexo C Tabela 11
161
Anexo D Tabela 12
163
xxii
1 Introdução
1
1
Introdução
Neste capítulo são descritos os motivadores para o desenvolvimento do estudo para
criar um modelo de engenharia sistema computacional por intermédio de um método de
cálculo para realizar o monitoramento do sentido da corrente, dos níveis e do Desequilíbrio
da Tensão (DT) nas redes de distribuição de energia em baixa tensão.
1.1
Motivação do Trabalho
A diversificação da matriz de energia elétrica acompanha o conceito de cidades inte-
ligentes, e as demandas energéticas do futuro impõem uma reorganização nas estruturas das
cidades em relação à produção, distribuição e consumo de energia, de modo a gerenciar de
forma mais eficiente este recurso por meio de soluções tecnológicas inteligentes. Diante das
projeções da ONU (SILVA, 2019), as metrópoles estão cada vez mais populosas e a injeção
de energias renováveis na Rede de Distribuição (RD), a exemplo da geração de energia por
Painéis Fotovoltaicos (PV), podem trazer benefícios que vêm junto com a responsabilidade
de criar dispositivos para o monitoramento da qualidade da tensão.
Atualmente, segundo (LEITE, 2010), as cidades densamente povoadas consomem
2/3 da energia mundial e são responsáveis pela mesma proporção em emissão de carbono, o
que as coloca como uma das principais causadoras das mudanças climáticas. Assim, com o
objetivo de ter um crescimento econômico sustentável, a demanda por energias renováveis
vem crescendo a cada ano.
De acordo com ONU News (GUEVANE, 2017), em 2017 a população mundial atingiu 7,6 bilhões de habitantes, aumentará para 8,5 bilhões em 2030 e passará para 11,2 bilhões
em 2050, quando 41 megacidades terão mais de 12% da população urbana do mundo. Além
disso, segundo a ONU News (SILVA, 2019), atualmente 55% da população mundial vive
em áreas urbanas e a expectativa é de que esta proporção aumente para 70% até 2050, de
modo que as cidades deverão se tornar mais “inteligentes” para garantir a sua viabilidade
econômica e conforto (CASSANDRAS, 2016).
Nesse contexto de desenvolvimento sustentável, o setor global de geração de energia
solar cresceu 138,2 GW de instalações em 2020, isso representa um crescimento de 18%,
sendo um recorde global de instalação anual para o setor, segundo (EUROPE, 2021), (POR-
1.1
Motivação do Trabalho
2
TALsolar, 2021) e (RENEWS.BIZ, 2021). Uma em cada três unidades de plantas de energia
instaladas em 2020 foi de energia solar, confirmando seu domínio entre todas as tecnologias
de geração de energia recém-instaladas, atingindo uma participação global de 39%. Os 5
principais mercados solares em 2020 foram a China com 48,2 GW de novas instalações, os
EUA com 19,2 GW, o Vietnã com 11,6 GW, o Japão com 8,2 GW e a Austrália com 5,1
GW. Estes estudos ainda mostram que a energia solar está a caminho de aumentar 163 GW
em 2021, 203 GW em 2022, 225 GW em 2023, 239 GW em 2024 e 266 GW em 2025.
Neste cenário, espera-se que a capacidade solar global total ultrapasse os seguintes marcos
nos próximos 4 anos: 1,1 TW em 2022, 1,3 TW em 2023, 1,6 TW em 2024 e 1,8 TW em
2025. Segundo relatório da (EUROPE, 2022) no mês de maio de 2022, a energia solar fotovoltaica se tornou a segunda fonte de energia mais utilizada do mundo, atrás apenas da
hidreletricidade1 .
Nos últimos anos, a pandemia da COVID-19 causou um impacto drástico nos mercados de energia, com a energia primária e as emissões de carbono reduzindo as suas taxas
mais rapidamente desde a Segunda Guerra Mundial, segundo a Análise Estatística de Energia
Mundial de 2021 (LOONEY, 2021), que também destacam que a energia renovável continuou a crescer, sendo a energia solar a que registrou o maior aumento da sua história.
No Brasil, o cenário de crescimento da participação das energias renováveis na matriz
energética não é tão diferente. No início do século 20, a energia fluía em um único sentido,
das subestações abaixadoras de alta, média e baixa tensão para os consumidores. As grandes
fontes geradoras eram as únicas responsáveis pela alimentação das cidades e ficavam distantes dos grandes centros urbanos de forma que percorriam-se longos caminhos de transmissão
até chegar ao consumidor final. Segundo (GOMES, 2007), foi no início do século 21 que
no Brasil ocorreram alguns apagões devido à crescente demanda por energia, agravados pela
crise hídrica que o país atravessava. Nessa época, em 2001, o Brasil possuía uma matriz elétrica para distribuição de energia cuja geração estava disposta da seguinte maneira: 62.409
MW (83,3487%) correspondia à hidráulica; 10.481 MW (13,9976%) à térmica que inclui
biomassa, gás natural e carvão mineral; 1.966 MW (2,6256%) à térmica nuclear; e 21 MW
(0,028%) à eólica, como é mostrado no gráfico da Figura 1 (EPE, 2021a).
1 Hidreletricidade é uma fonte renovável de energia que usa a energia da água corrente, sem reduzir sua
quantidade, para produzir eletricidade
3
70.000
62409
(83,349%)
Motivação do Trabalho
Total de geração: 74.887 MW
Tipos de geração de energia:
Hidráulica
60.000
50.000
20.000
10.000
21
(0,0028%)
30.000
Térmica (biomassa, gás
natural e carvão)
Térmica nuclear
1966
(2,626%)
40.000
10481
(13,998%)
POTÊNCIA INSTALADA (MW)
1.1
Eólica
0
Tipos de geração de energia:
Hidráulica
Eólica
Térmica (biomassa)
Térmica (carvão mineral)
Importação de energia
8.170
(3,7%)
1.990
(0,9%)
3.466
(1,6%)
8.623
(3,9%)
16.514
(7,5%)
17.457
(7,9%)
26.244
(11,9%)
Total de geração: 211.909 MW
27.837
(12,6%)
POTÊNCIA INSTALADA
(MW)
120.000
105.000
90.000
75.000
60.000
45.000
30.000
15.000
0
109.779
(49,9%)
Figura 1: Matriz elétrica do Brasil em 2001. Dados obtidos da (EPE, 2021a)
Fotovoltaica
Térmica (gás natural)
Térmica (petrólio e outros fósseis)
Térmica (nuclear)
Figura 2: Matriz elétrica do Brasil em abril de 2023. Dados obtidos do Infográfico da ABSOLAR (ABSOLAR, 2023)
Nesse cenário, o Brasil estava extremamente dependente de uma matriz hidráulica,
situação que motivou os governos e as indústrias a investirem mais na geração de energia e na
diversificação da matriz energética, dando continuidade nos investimentos em energia renováveis com baixa ou zero emissão de carbono. Vinte e dois anos depois, a matriz elétrica do
Brasil possui um novo cenário, no qual foram adicionadas novas fontes geradoras, de forma
que atualmente, 109.779 MW (49,9%) correspondem à hidráulica; 27.837MW (12,6%) à
energia solar fotovoltaica somados os tipos geração centralizada e distribuída; 26.244 MW
(11,9%) à eólica; 17.457 MW (7,9%) à térmica a gás natural; 16,514 MW (7,5%) à térmica
1.1
Motivação do Trabalho
4
à biomassa, 8.623 MW (3,9%) à energia gerada por petróleo e outros fósseis; 3.466 MW
(1,6%) a carvão mineral; 1.990 MW (1,0%) à nuclear e, por fim, 8.170 MW (3,7%) correspondem à importação de energia, como é mostrado no gráfico da Figura 2 (ABSOLAR,
2023; ANEEL, 2023).
No cenário da transição energética e ao se considerar toda a matriz energética brasileira (não apenas a elétrica), a participação de fontes renováveis passou de 42,4% em 2012
para 43,2% em 2017 e alcançou em 2020 o valor de 48,3% ultrapassando os valores fixados
para o ano de 2030 que era de 45% — cumprindo o compromisso assumido pelo Brasil no
Acordo de Paris (EPE, 2022; MORAIS, 2019; EPE, 2021b).
Destaque-se que no gráfico da Figura 3 (ANEEL, 2023; ABSOLAR, 2023), até abril
de 2023 a potência instalada corresponde a 27.837 MW, destes à geração fotovoltaica referente à Geração Centralizada (GC)2 , possui o valor de 8.367 MW (30,0%) os quais podem
ser submetidos ao monitoramento de operação do sistema da rede transmissão e distribuição,
já a potência referente a Geração Distribuída (GD)3 , cujo valor corresponde a 19.740 MW
(70,0%), não possui o monitoramento da qualidade da tensão, sendo este um dos desafios
para as cidades inteligentes.
A geração de energia fotovoltaica ganhou rápido acesso às áreas urbanas, devido a
possibilidade de ser instalada nas coberturas (telhados) das residências, edifícios e estabelecimentos comerciais, sendo também a que ganhou mais importância recentemente, uma vez
que se trata de um método eficiente para a redução das emissões de gases de efeito estufa.
Além disso, os recentes aumentos na tarifa de energia durante o ano de 2021 e 2022, provocado pela nova crise hídrica no Brasil, e no mundo pelos aumentos no valor do petróleo
e gás devido ao reaquecimento da economia mundial durante o segundo semestre de 2021
(EIA, 2021) e em virtude da guerra entre a Rússia e a Ucrânia (EIA, 2022).
À medida que novas fontes de energias renováveis, em especial a fotovoltaica, são
injetadas na rede de forma distribuída e não mais centralizada, torna-se mais difícil para o
Operador do Sistema de Distribuição (OSD) realizar o controle eficiente dos níveis de tensão
2 A Geração Centralizada (GC), são grandes centrais de produção de energia elétrica — no Brasil, em sua
maior parte usinas hidrelétricas, termoelétricas, seguidas por Centrais Geradora Eólica, Geradora Fotovoltaica
com capacidades instaladas de potência superior a 5.000 kW.
3 Geração Distribuída (GD) é o termo dado à energia elétrica gerada no local de consumo ou próximo a
ele, sendo válida para diversas fontes de energia renováveis, como a energia solar, eólica e hídrica, trazendo
inúmeros benefícios aos consumidores.
1.1
5
Motivação do Trabalho
POTÊNCIA INSTALADA (MW)
27.837
28000
27000
26000
25000
24000
23000
22000
21000
20000
19000
18000
17000
16000
15000
14000
13000
12000
11000
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
24.615
19.470
(70%)
17.464
(71%)
14.231
9.599
8.094 (67,%)
5.001
1.158
190
(16%)
8
2012
13
2013
2014
21
42
2015
Geração Centralizada - (fração em %)
91
2016
968
(84%)
2017
2.416
4.609 (62%)
591 2.134
(24%) (46%)
4.632
3.093 (33%)
2.475
1.825
(38%)
(76%) (54%)
2018
2019
2020
2021
Geração Distribuida - (fração em %)
8.367
7.151 (30%)
(29%)
2022
4/
2023
Total (GC+GD)
Figura 3: Evolução da fonte solar fotovoltaica no Brasil. Fonte: Adaptado de (ABSOLAR,
2023)
a serem entregues aos consumidores atendidos na rede de baixa tensão. Segundo relatório
da International Energy Agency (IEA) (IEA, 2021), só no ano de 2021 foram acrescentados
290 GW de energia renováveis à matriz mundial, um crescimento de 3% em relação ao ano
de 2020, dos quais 160 GW, cerca de 60%, é de energia solar fotovoltaica, que se somam
a uma capacidade renovável e operacional de quase 1.100 GW (1.1 TW) de energia solar
no mundo. Segundo (ABSOLAR, 2022) e (FORBES, 2022), em 13 de janeiro de 2022, o
Brasil ultrapassou 1 milhão de unidades consumidoras atendidas com geração distribuída do
tipo solar fotovoltaica, gerando um total de 8,6 GW, dos quais 76,6% estão concentrados
1.1
Motivação do Trabalho
6
em residências, sendo a previsão de até o final de 2022 chegar à capacidade de 17,2 GW.
Além disso, segundo a (ABSOLAR, 2022), “Dos mais de 89 milhões de consumidores de
eletricidade do país, apenas 1,1% já faz uso do sol para produzir energia limpa, renovável e
competitiva”.
Um dos maiores desafios relacionados à geração da energia fotovoltaica é a intermitência da fonte de energia, que varia com as condições ambientais (LISERRE et al., 2010),
o que interfere na variação da potência injetada, assim como na qualidade da tensão. Por
exemplo, a produção de energia através de sistemas com PV pode mudar em até 80% em
questão de segundos devido à passagem de uma nuvem (RAHIMI et al., 2018). Essa fonte
de energia normalmente possui o sinal de geração da Tensão e Corrente de forma Continua
(CC), sendo necessário utilizar inversores de frequência para entregar à Rede de Distribuição (RD) a Tensão e Corrente de modo Alternada (CA) em paralelo e sincronizado com a
frequência de fase da rede distribuição (RODRIGUES et al., 2003).
Comumente são utilizados nas residências inversores de frequência do tipo monofásico, o que se constitui em uma outra causa do comprometimento da qualidade dos níveis
entre as tensões das fases. Anteriormente, o Desequilíbrio de Tensão (DT) era principalmente
causada por cargas monofásicas nas redes de distribuição (PAULILO, 2013). Contudo, hoje
em dia, a Geração Distribuída (GD) de energia a partir de fontes renováveis monofásicas é
outra fonte significativa de DT. Uma vez que as cidades estão cada vez mais povoadas, a
injeção de energias renováveis na rede de distribuição traz benefícios, mas também traz a
responsabilidade de criar dispositivos de monitoramento na qualidade da tensão (BAYER et
al., 2018).
Esse conjunto de fatores provoca flutuação de tensão, oscilação, harmônicos, fluxo de
potência desequilibrada e sobrecarga nas redes de distribuição segundo (KHODAYAR et al.,
2019) e (AZIZ et al., 2017). Entre os desafios emergentes relacionados à integração em larga
escala da geração fotovoltaica nas redes de distribuição está o monitoramento da qualidade
da energia. No Brasil, até o ano de 2015, a PRODIST4 , Módulo 8, revisão 7 (ANEEL,
2016), da ANEEL, não havia regulamentado os limites de Desequilíbrio de Tensão (DT)
4 Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST) são documentos elaborados pela ANEEL e normatizam e padronizam as atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho dos sistemas de distribuição de energia elétrica. Disponível em: https://www.aneel.gov.
br/informacoes-tecnicas/-/asset_publisher/CegkWaVJWF5E/content/id/14706207, Acessado em: 01 de janeiro
de 2022.
C
1.2
Objetivo Geral e Específico
7
para as redes de baixas tensão com valor menor ou igual a 1,0 kV, só depois desse ano,
através da PRODIST, Módulo 8, revisão 8 (ANEEL, 2017) foi definido o limite de 3,0%
para o Desequilíbrio da Tensão (DT) nas RDBT. Assim, manter a tensão dentro da faixa
adequada para as redes de baixa tensão com valores inferiores a 1 kV (ANEEL, 2022), será
um desafio para as distribuidoras, quanto para os processos de fiscalização da ANEEL.
Durante a Revisão Sistemática da Literatura (RSL) apresentada no Capítulo 3, não
foram observados estudos que realizaram de forma conjunta o processo de monitoramento
dos perfis da tensão, dos desequilíbrios da tensão e do sentido da corrente em uma Rede de
Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) quando injetado ou não, a energia por meio da geração distribuída através dos painéis fotovoltaicos, que utiliza a Infraestrutura da Iluminação
Pública (IIPu) para o sensoreamento e coleta dos dados. Portanto, este estudo pretende validar um sistema computacional, por intermédio de um método de cálculo proposto descrito
na Seção 4.4, que possibilite a realização do monitoramento em tempo real aos Operadores
do Sistema de Distribuição (OSDs) das distribuidoras de energia do Brasil e de outros países
do mundo que utilizam o mesmo modelo de RDBT.
1.2
Objetivo Geral e Específico
1.2.1
Objetivo Geral
Propor um sistema que utiliza a infraestrutura da iluminação pública para realizar o
monitoramento da qualidade da energia nas Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT).
1.2.2
Objetivos Específicos
1. Utilizar a infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) para sensoriamento e coleta dos
dados;
2. Analisar a qualidade da energia, o fluxo e o sentido da corrente por meio de um método
de cálculo a ser aplicado em um método que mede o desequilíbrio de tensão, e;
3. Aplicar o método de cálculo proposto para avaliar o fluxo e o sentido da corrente, e o
desbalanceamento da tensão em um logradouro da cidade de Marechal Deodoro - AL.
1.3
Relevância da Proposta
1.3
Relevância da Proposta
8
Embora existam alguns trabalhos na literatura tratando do monitoramento da tensão
(ZAMBENEDETTI et al., 2013; PINTO et al., 2014; PINTO et al., 2015; PINTO et al.,
2016; KANDIL et al., 2015; CHIDURALA et al., 2015), do cálculo do Desequilíbrio da
Tensão (DT) (RODRIGUES et al., 2003; PUNYACHAI et al., 2014) e do impacto da inserção de energia de através dos Painéis Fotovoltaicos (PV) na Rede de Distribuição em Baixa
Tensão (RDBT) (AZIZ et al., 2017; IBRAHEM et al., 2019; VARGAS et al., 2018; ALSHETWI et al., 2020; THOMAS et al., 2018; PUNYACHAI et al., 2014; BAYER et al.,
2018), até o momento, este autor desconhece a existência de um trabalho que proponha utilizar a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu), para calcular o DT, entre as fases na Rede
de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) provocado pela injeção de energia através dos PV,
incluindo identificar o sentido do fluxo da corrente. Uma abordagem como essa proporcionaria a integração do Operador do Sistema de Distribuição (OSD) no monitoramento do DT
através de um Cyber-Physical System (CPS). Por consequência, auxiliaria nos estudos de
dispositivo que integra no planejamento do armazenamento de energia elétrica escalonado
em grupos de potência distinto (TORRES et al., 2021). Além disso, poderá auxiliar na criação de políticas públicas direcionadas a regulamentações e normas técnicas no setor elétrico,
bem como auxiliar na futura aquisição de dados para os trabalhos acadêmicos ao utilizar-se
desse método de cálculo.
Ressalta-se que atualmente o único método utilizado para identificar o DT no Brasil
em rede de distribuição de baixa tensão é através da reclamação acerca da qualidade da
energia por um cliente da distribuidora, que é obrigada a instalar um analisador de energia na
rede de entrada do empreendimento, ou quando a distribuidora é obrigada a realizar a análise
por amostragem em sua rede de distribuição. Ambos os procedimentos estão regulamentados
pela (ANEEL, 2022) e as distribuidoras de energia têm a obrigação de manter os índices
nos parâmetros determinados pelas normas regulamentadoras. Contudo, dessa forma, não é
possível que o Operador do Sistema de Distribuição (OSD) realize a análise da qualidade da
tensão em tempo real e de modo eficiente, segundo o estabelecido nas normas de regulação
(ANEEL, 2022; IEC, 2011). A ausência de um monitoramento eficaz da rede de baixa tensão
impossibilita um diagnóstico preciso do sistema e, consequentemente, o desenvolvimento
de soluções técnicas que viabilizem a entrega da energia com o atendimento adequado aos
1.4
Contribuições
9
indicadores, podendo estes, serem revisados devido a um nova forma de aquisição dos dados,
uma vez que o método de cálculo auxiliar na analise da qualidade da tensão, assim como
possibilita identifica o sentido do fluxo da corrente ao longo da Rede de Distribuição em
Baixa Tensão (RDBT).
1.4
Contribuições
De acordo com as strings de busca apresentadas na Seção 3.1 e aplicadas nas bases de
dados pesquisadas na literatura atual da mesma seção, há um grande número de relatos sobre
trabalhos envolvendo o conteúdo do impacto causado por sistema de geração de energia
constituídos por Painéis Fotovoltaicas (PV), que por sua vez injetam a energia nas redes de
distribuição das áreas urbanas em média e baixa tensão.
Entretanto, constatou-se a ausência de informações referentes à qualidade da tensão
e do sentido do fluxo da corrente em tempo real nas redes de distribuição para os Operadores
do Sistema de Distribuição e também em relação a estudos mais específicos sobre o tema
proposto. Este estudo evidência um método de cálculo para auxiliar na medição do Desequilíbrio da Tensão (DT) e no sentido do fluxo da corrente ao longo da rede de distribuição para
as empresas distribuidora de energia, para os municípios gestores do parque de iluminação
pública e com efeito maior para as agências reguladoras de energia que possuirão acesso aos
indicadores independente da distribuidora de energia. Além disso, serão criadas bases de dados com a capacidade de observar o perfil da tensão, acrescentando-se através do método de
cálculo a possibilidade de medição do Desequilíbrio da Tensão (DT) e do sentido da corrente
em pontos específicos na Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT).
A infraestrutura para o desenvolvimento do processo de monitoramento da qualidade
da energia é fornecida pela Iluminação Pública (IPu), pois é uma área da indústria 4.0 que
está em processo de modernização através da integração com diversas outras tecnologias,
como internet das coisas e Cyber-Physical System (CPS), que visam aumentar a eficiência,
automatizar sistemas e customizar os processos industriais. Nos últimos anos, essa evolução continuada dessas tecnologias tem proporcionado um melhor acesso aos serviços e uma
melhoria na qualidade de vida das pessoas (LECCISI et al., 2020).
Portanto, esse estudo pretende implementar mais uma funcionalidade às diversas já
existentes no ponto de IPu, com o objetivo de incentivar e viabilizar economicamente o sis-
1.5
Estrutura do trabalho
10
tema de telegestão, e assim, permitir uma análise da qualidade da energia elétrica na RDBT,
através da aplicação do método de cálculo nos dados recebidos por meio do monitoramento
da tensão —- única grandeza elétrica fornecida pelas distribuidoras de energia.
1.5
Estrutura do trabalho
O restante deste trabalho está organizado da seguinte forma, o Capítulo 2 descreve
a fundamentação teórica para compreensão do sistema de geração, da distribuição de energia, da telegestão da iluminação pública e do desequilíbrio de tensão entre as fases em uma
sistema de distribuição. O Capítulo 3 apresentam três grupos de trabalhos relacionados através de uma pesquisa bibliográfica e faz analogias de relevância da proposta. O Capítulo 4
apresenta os métodos que mensuram o desequilíbrio da tensão; as equações de circuitos polifásicos; o método de cálculo a ser aplicado no tratamento dos dados coletados através da
Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) — Sistemas, sensores e comunicação; e por fim,
armazenamento de dados e comunicação — Protocolos cliente/servidor. O Capítulo 5 traz
os resultados e discussões através da extração dos dados coletados pelos sensores da IIPu,
aplicação do método de cálculo e em paralelo faz a comparação com os dados obtido através
de um analisador de energia em um determinado ponto da rede, sendo o mesmo escolhido
para aplicação do cálculo. E por fim o Capítulo 6 apresenta a conclusão.
2 Fundamentação Teórica
2
11
Fundamentação Teórica
Nesta capítulo será abordado o referencial teórico para uma melhor compreensão
do problema em análise. Serão abordados o funcionamento do sistema de energia até a
distribuição, o conceito do sistema de telegestão no monitoramento dos pontos de iluminação
pública, a geração de energia fotovoltaica integrada a uma rede de distribuição e, por fim,
o Desequilíbrio de Tensão (DT) entre as fases de um sistema de distribuição com e sem a
injeção de energia através da geração fotovoltaica.
2.1
Do sistema de geração até a distribuição de energia
A rede elétrica é composta pelo conjunto de instalações e equipamentos elétricos que
operam em níveis de extra alta tensão (superior a 230 kV e inferior a 750 kV), de alta tensão
(superior a 69 kV e inferior a 230 kV), média tensão (superior a 1 kV e inferior a 69 kV) e
baixa tensão (igual ou inferior a 1 kV) (ANEEL, 2018b). O sistema elétrico constitui-se de
uma rede complexa de elementos que tem por finalidade conduzir a energia desde o local de
sua produção até o lugar onde será consumida. Mas, nem sempre os grandes centros consumidores estão próximos das fontes geradoras de energia em média tensão, sendo necessário
transmitir esta energia por uma rede que a eleva para uma alta tensão para percorrer longas
distâncias, e que chegando aos grandes centros consumidores as concessionarias locais tem
a função de distribuir esta energia em tensões de média e baixa, e que por sua vez as concessionarias tem a finalidade de medir a energia entregue aos seus consumidores, conforme
conceito básico da apresentado na Figura 4.
O sistema de distribuição é formado por conjunto de instalações e equipamentos elétricos existentes na área de atuação de uma distribuidora de energia elétrica. Para efeitos do
PRODIST (ANEEL, 2018a), o sistema de distribuição compreende apenas as instalações de
propriedade de distribuidora (ANEEL, 2018a). Os operadores de instalações das distribuidoras possuem apenas o monitoramento contínuo dos níveis de tensão nas rede de distribuição
em média tensão, já o monitoramento na rede de baixa tensão não existe de forma continua,
o que dificulta acompanhar o Desequilíbrio da Tensão (DT) provocado pelas cargas monofásicas nas redes de distribuição (PAULILO, 2013). Sendo um dos motivo o alto investimento
que a distribuidora deverá ter para aquisição de tecnologias no mapeamento das redes de
2.2
12
O conceito do sistema de telegestão na iluminação pública
distribuição em baixa tensão.
Barragem
Saída do gerador
em média tensão
Subestação elevadora
Linha de transmissão
em alta tensão
Ramal de ligação
da residência em
baixa tensão
Linha de
distribuição em
média tensão
Torre de linha
Subestação abaixadora
Figura 4: Conceito básico do sistema de geração até a distribuição. Fonte: Adaptado de
(TRISUL, 2021)
2.2
O conceito do sistema de telegestão na iluminação pública
A iluminação pública atualmente é constituída por lâmpadas de descargas do tipo
Vapor de Sódio de Alta Pressão (VSAP), Vapor de Mercúrio (VM), Multivapores Metálicos (MVM), Lâmpadas Mistas (LM), Lâmpadas Incandescentes (LI), Light-Emitting Diode
(LED) e outras de pequeno uso. A do tipo LED é a que está em ascensão devido a algumas
características técnicas, entre as quais podemos destacar a possibilidade de dimerizar o fluxo
luminoso, através do driver de controle de tensão a ser aplicado nas placas, o que reflete na
energia consumida pela luminária.
A evolução dos sistemas de telecomunicação e a eletroeletrônica iniciam uma nova
revolução industrial, chamada Industria 4.0. Para (STEVAN et al., 2018), essa revolução
conecta o mundo físico ao digital e para (SCHWAB, 2019) acrescenta a convergência do
mundo biológico nesse meio. Assim, em sintonia com esse processo, a modernização da
Iluminação Pública (IPu) se encaminha para mudança de paradigmas e de conceitos de gerenciamento, em razão da criação de sistemas e de equipamentos que possibilitem o aciona-
2.2
13
O conceito do sistema de telegestão na iluminação pública
mento, controle, monitoramento e supervisão dos pontos de IPu visando a sustentabilidade,
urbanização, revoluções tecnológicas e responsabilidade nos investimentos.
O processo de comunicação e acesso ao servidor, local ou hospedado na nuvem, pode
ser realizado por diversos tipos de infraestrutura de comunicação, sejam elas pública ou privada, que utilizem o padrão de tecnologia de rádio de rede de longa distância. A Figura 5
apresenta uma descrição do processo de comunicação, que inicia pelos controladores instalados nas luminárias, os quais podem se comunicar diretamente com a infraestrutura de
comunicação ou por meio das unidades de controle e monitoração. A infraestrutura poderá
realizar o processo de comunicação através das tecnologias LoraWAN5 , NB-IoT6 , LTE-M7 ,
sigfox8 , LonWorks9 , Wi-SUN10 e GSM11 ; por fim, todas a informações coletas podem se
acessadas por navegadores WEB.
Controladores de
iluminação pública
•
Unidade de controle e Infraestrutura de
comunicação
monitorização de
painéis de distribuição pública ou privada
Aplicação software
StreetLight Control
1·._ ... ·.
.
Figura 5: Conceito básico do sistema de telegestão e comunicação com servidor. Fonte:
Adaptado de (INTELI, 2022)
5 LoRaWAN é um protocolo de comunicação e a arquitetura do sistema para a rede enquanto a camada física
LoRa permite o link de comunicação de longo alcance
6 Narrow Band - Internet of Things (NB-IoT), em português Banda Estreita para internet das coisas. Trata-se
de um rede de grande alcance com baixo consumo de energia
7 LTE-M é um padrão de tecnologia de rádio de rede de área ampla de baixa potência, Low Power Wide Area
(LPWAN) desenvolvido pela 3GPP
8 Sigfox é uma rede de comunicação focada em internet das coisas (IoT). É uma das tecnologias Low Power
Wide Area (LPWA) oferecidas pela SmartCore
9 LonWorks é um padrão de protocolo aberto de rede especificamente dirigida ao desempenho, confiabilidade de aplicações de controle, sendo caracterizado por sua topologia flexível e funções entre sistemas
10 Wi-SUN é uma Tecnologia aberta baseada nos padrões do IEEE, IETF e ANSI/TIA. Foi desenvolvida para
ser uma rede FAN (Field Area Network) de baixa potência, com topologia em malha, endereçamento IPv6 nos
nós e suporte a serviços de transporte de dados via UDP/TCP
11 GSM é Global System for Mobile Communications, em português Sistema Global para Comunicações
Móveis é uma tecnologia móvel para telefones celulares, sendo a 2G primeira tecnologia móvel GSM utilizada.
14
2.3
A geração de energia através dos painéis fotovoltaicos e sua injeção na rede
2.3
A geração de energia através dos painéis fotovoltaicos e sua injeção
na rede
A energia solar é gerada por intermédio da energia proveniente da luz e do calor
emitidos pelo Sol na forma de fótons, os quais são coletados pelas células das placas solares
para colidirem com os átomos de silício ou outro semicondutor contidos nelas e, assim,
gerarem um deslocamento de elétrons, criando uma corrente elétrica — fenômeno descrito
como “efeito fotovoltaico”. Esse tipo de fonte de energia pode ser aproveitada de forma
fotovoltaica e/ou térmica, gerando energia elétrica e/ou térmica, respectivamente e, por ser
considerada uma fonte de energia limpa, é uma das fontes alternativas mais promissoras para
obtenção energética.
A Figura 6 apresenta um conceito básico de geração de energia através dos Painéis
Fotovoltaicos (PV), os quais geram a tensão e a Corrente com a forma de onda Contínua (CC)
que alimenta o inversor solar, que poderá ser do tipo monofásico ou trifásico, cuja função é
converter a tensão e a Corrente para a forma de onda Alternada (CA) em sincronismo com
a frequência angular da Rede de Distribuição de Baixa Tensão (RDBT). Todo este processo
de geração envolve a instalação de dispositivos e equipamentos de proteção elétrica com
objetivo de isolar falhas elétricas que provêm da rede de distribuição e/ou da geração dos
Painéis Fotovoltaicos.
A implantação desse tipo de fonte de energia tem como objetivo alimentar os equipamentos elétricos dos empreendimentos, residenciais e comerciais, e o excedente é injetado na
rede de distribuição das concessionárias de energia, conforme apresentado na Figura 6, em
que essa injeção ocorre em uma RDBT, sendo esse tipo de procedimento um dos objetivos
deste estudo para a aplicação de um método de cálculo. Por fim, é instalado pela distribuidora um medidor de energia bidirecional para registrar o excedente produzido e o consumo
quando a geração é insuficiente para manter os equipamentos elétricos independentemente
da energia da concessionária.
2.4
O desequilíbrio de tensão e o sentido da corrente no sistema de distribuição
Local de consumo
Inversor de
frequência
DC/AC
Painéis Fotovoltaico
15
Rede de distribuição
Medidor de energia
bidirecional
Quadro de proteção
Figura 6: Conceito básico da geração de energia através dos painéis fotovoltaicos e sua
injeção a uma rede de distribuição. Fonte: Adaptado de (SENERGAM, 2022)
2.4
O desequilíbrio de tensão e o sentido da corrente no sistema de distribuição
Segundo a (ANEEL, 2022), o Desequilíbrio de Tensão (DT) está relacionado às mu-
danças dos padrões trifásicos do sistema de geração, sejam estes relacionados aos módulos
de amplitude ou aos ângulos de fases, uma vez que as três tensões deveriam possuir o mesmo
valor em amplitude e defasagem elétrica de 120° entre as tensões de fase do mesmo sistema.
Esses desequilíbrios entre as tensões de fases são mensurados através dos métodos (IEEE
1159, 2019), Cigre (IEEE 1159, 2019) e NEMA (NEMA, 2016); e são expressos em porcentagem. A Figura 7 apresenta os níveis de amplitude das tensões de fase, que estão em
equilíbrio de defasagem angular de 120º entre si no sistema trifásico. Sendo realçado na
Figura 7 que os níveis da amplitude da tensão das três fases não possuem os mesmos indicadores, caracterizando Desequilíbrio de Tensão (DT) —- sendo essa anomalia a base do
estudo a ser realizado, acompanhado da identificação do sentido do fluxo da corrente por
intermédio da aplicação de um método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação
Pública (IIPu) para a coleta dos dados a serem mensurados e aplicados em um dos Método
para medir o DT.
Segundo (TEODORO, 2005; TORREZAN et al., 2018) é na Rede de Distribuição
(RD) que se encontra a maior causa dos Desequilíbrios de Tensão (DT) devido à distribuição
irregular de cargas por fase, que variam constantemente em razão da inserção e/ou retirada
de cargas. O autor (TEODORO, 2005) ressalta que as anomalias encontradas no sistema, tais
2.4
O desequilíbrio de tensão e o sentido da corrente no sistema de distribuição
16
-
Tensão (V)
Tensão (V)
Desequilíbrio da Tensão
Figura 7: Conceito básico do desequilíbrio de tensão identificado na amplitude em um sistema trifásico. Fonte: Adaptado de (OLESKOVICZ, 2018)
como as falhas na isolação dos equipamentos, a abertura de condutores ou folga nas conexões e a abertura de fusíveis em uma das fases de um banco de capacitores, representam até
5% das ocorrências do DT. Segundo (TEODORO, 2005), mesmo os equipamentos trifásicos
podem apresentar algum grau de desequilíbrio individual, o que pode contribuir para o aumento do desequilíbrio global de uma rede ou sistema elétrico. Um exemplo de equipamento
desequilibrado é um motor com a impedância desbalanceada, ocasionada pelo aumento do
aquecimento não homogêneo do estator. Em (CONZATTI, 2020), o desequilíbrio de tensão
afeta o funcionamento de equipamentos eletrônicos, geradores, motores, reguladores de tensão (RTs) e transformadores conectados à rede desequilibrada. Além disso, reduz a potência
útil (em Watts) na rede distribuição devido ao aumento das perdas elétricas.
Segundo (TEODORO, 2005) as consequências da alimentação trifásica desequilibrada podem se manifestar principalmente como degradação da potência útil disponibilizada
nos processos de conversão eletromecânica e operação inadequada de equipamentos e sistemas. Desequilíbrios acentuados podem comprometer drasticamente o desempenho operacional de muitos equipamentos levando-os ao desmantelamento. Gerando, portanto, reflexos
imediatos nos custos operacionais dos equipamentos e sistemas elétricos podendo ocasionar
grandes prejuízos financeiros relacionados com o aumento das perdas, interrupções de processos e queima de equipamentos. Os autores (TEODORO, 2005; TORREZAN et al., 2018)
apontam que motores elétricos trifásicos, por serem sensíveis a componente de sequência
negativa, são os equipamentos que mais encurtam a sua vida útil drasticamente. Ao aplicarmos uma tensão trifásica desequilibrada aos terminais de um motor trifásico, tem-se como
2.4
O desequilíbrio de tensão e o sentido da corrente no sistema de distribuição
17
resultado o aparecimento de correntes de sequência negativa adicionais circulando no motor,
aumentando as perdas no rotor devido ao aumento da temperatura.
Existem poucos projetos de implementação de sistemas para este fim, e este autor
desconhece na literatura até o presente momento um método de cálculo para monitorar o
módulo de amplitude da tensão e identificar o sentido do fluxo da corrente em uma rede
de distribuição de baixa tensão utilizando a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) de
modo que possibilite o acompanhamento dos percentuais de Desequilíbrio de Tensão (DT)
e do fluxo de corrente em tempo real, e a observação desses indicadores, pelo operador
do sistema de distribuição, quando em uma RDBT é injetada a energia através dos painéis
fotovoltaicos instalados nos telhados dos empreendimentos.
Ressalta-se que atualmente o único método utilizado para identificar o DT em rede
de distribuição de baixa tensão é através da reclamação acerca da qualidade da energia por
um cliente da distribuidora, que é obrigada a instalar um analisador de energia na rede de
entrada do empreendimento, ou quando a distribuidora é obrigada a realizar a análise por
amostragem em sua rede de distribuição. Ambos os procedimentos estão regulamentados
pela (ANEEL, 2022) e as distribuidoras de energia têm a obrigação de manter os índices
nos parâmetros determinados pelas normas regulamentadoras. Desta forma, antes tinha-se
apenas o Desequilíbrio de Tensão (DT) provocado pelas cargas monofásicas nas redes de
distribuição (PAULILO, 2013), hoje soma-se a esse desequilíbrio o ocasionado pela Geração Distribuída (GD) de energia por fontes renováveis do tipo monofásica. Além disso, a
GD pode produzir o fluxo inverso de corrente para o transformador, que ao depender da sua
capacidade pode provocar sobrecarga neste equipamento, e, em uma rede de distribuição de
baixa tensão que possui a redução escalona, ou sub dimensionada da seção transversal dos
cabos pode elevar as perdas de distribuição de modo que faz-se necessário identificar o sentido do fluxo da corrente na RDBT. Essas condições apresentadas são as bases da construção
dos objetivos desta pesquisa.
3 Trabalhos Relacionados
3
18
Trabalhos Relacionados
Neste capítulo serão apresentados os trabalhos constantes na literatura científica que
se relacionam diretamente com os objetivos do presente estudo. A pesquisa bibliográfica foi
organizada em quatro seções. Na primeira Seção 3.1 são apresentados a pesquisa bibliográfica, o planejamento, a seleção, o relatório do processo de seleção dos estudos e um resumo
dos estudos através das suas técnicas aplicadas. Na segunda Seção 3.2 são denotados os
estudos com as propostas referentes aos sistemas de monitoramento da qualidade da energia. Na terceira Seção 3.3 são apresentados os estudos sobre desbalanceamento do sistema
elétrico nas redes de distribuição. Por fim, na quarta Seção 3.4 são apresentados os estudos
sobre os impactos da injeção de energia gerada através dos painéis fotovoltaicos na rede de
distribuição.
3.1
Pesquisa bibliográfica
O objetivo desta Revisão Sistemática da Literatura (RSL) é compreender melhor as
ontologias utilizadas para classificar, categorizar ou agrupar as informações em classes de
modo que seja possível identificar, selecionar, avaliar e sintetizar evidências sobre as questões pesquisadas. Segundo (KITCHENHAM, 2004), esse método é composto por um protocolo dividido em três etapas: 1) planejamento; 2) seleção; 3) relatório, às quais será acrescida
a seguinte etapa, 4) Resumo dos estudos através das suas técnicas aplicadas.
3.1.1
Planejamento
A etapa de planejamento será dividida nos seguintes tópicos: (a) definições dos estu-
dos a serem pesquisados; (b) definição de palavras-chave; (c) seleção das fontes e definição
dos termos de busca; (d) elaboração de critérios de inclusão e exclusão, e; (e) estratégia de
busca.
(a) Essa pesquisa utilizou a ferramenta de software StArt12 para relacionar diversos estudos recentes que trazem contribuições gerais e independentes de tecnologia, as quais
12 State of the Art through Systematic Review (StArt), em português estado da arte através de revisões sis-
temáticas. Desenvolvedor: LaPES UFSCar. Disponível em: http://lapes.dc.ufscar.br/tools/start_tool, Acessado
em: 12 de dezembro de 2021.
3.1
19
Pesquisa bibliográfica
são essenciais para identificar com precisão o processo de construção das strings de
busca. Os estudos relacionados aplicam modelos baseados em agentes para simular
diferentes domínios, de forma que se realizou uma revisão sistemática para responder como esses modelos devem ser aplicados para simular aspectos relacionados à
engenharia de Cyber-Physical System (CPS);
(b) Segundo (SILVA; BRAGA, 2020), o desenvolvimento da temática exige experiência
em várias áreas do conhecimento e na escolha de fontes de pesquisa que englobem
esse campo multidisciplinar. Neste trabalho, optou-se pelas seguintes fontes relacionadas às áreas de ciência da computação, engenharia elétrica e cyber-physical system:
IEEE e ScienceDirect. A estratégia de busca incluiu apenas bases de dados eletrônicas que foram validadas por especialistas das áreas através da RSL e as definições das
palavas chaves consideraram como base o objetivo geral e os específicos do estudo.
Complementando-se o estudo com sites oficiais de códigos de rede para diferentes
países, padrões como International Electrotechnical Commissio (IEC), padrões Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), padrões da American National
Standards Institute (ANSI), padrões da National Electrical Manufacturers Association (NEMA), padrões da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), e normas regulamentadoras da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) do Brasil.
(c) Para realizar a pesquisa, ainda com a ferramenta de software StArt, utilizou-se bancos
de dados eletrônicos com motores de busca na web. Para identificar os estudosalvo desta RSL, consideramos os seguintes termos de pesquisa, conforme descrição
enumerada:
1. analysis;
2. benefits;
3. between;
4. communication;
5. comparative;
6. cyber physical system;
7. cps;
8. developing;
9. distribution;
10. distributed;
11. generation;
12. grid;
13. impact;
14. integration;
15. implementing;
16. lighting;
17. Low-voltage;
18 measurements;
19. network;
20. networks;
21. operation;
22. panels;
23. penetration;
24. photovoltaic;
25. power quality;
26. pv;
27. remote;
28. smart;
3.1
20
Pesquisa bibliográfica
29. smart city;
30. smart grid;
31. software;
32. system;
33. systems;
34. solar;
35. solution;
36. swing;
37. unbalance;
38. voltage, e;
39. variation.
As combinações desses termos strings são realizadas das seguintes formas:
I analysis AND voltage AND unbalance AND distribution system AND software;
II comparative AND analysis AND between AND voltage AND unbalance;
III communication AND solution AND implementing AND smart grid AND distribution AND network;
IV distributed AND generation AND voltage AND swing AND distributed AND
systems;
V power quality AND developing AND smart city;
VI power quality AND measurements AND smart AND lighting AND systems;
VII photovoltaic AND panels AND voltage AND variation AND distribution AND
network;
VIII pv AND penetration AND distribution AND voltage AND photovoltaic AND
impact AND distribution AND networks AND system AND power;
IX pv AND voltage AND distribution AND network AND cps;
X remote AND monitoring AND power quality AND distribution system;
XI solar photovoltaic AND benefits AND operation AND distribution AND networks;
XII voltage AND pv penetration AND power quality AND distribution AND (systems OR system), e;
XIII Photovoltaic systems AND Distribution grid AND Low-voltage grid AND integration.
(d) Durante o procedimento de recuperação das informações serão consideradas as
strings encontradas preferencialmente em títulos, resumos e palavras-chave de cada
base de dados. Após a leitura dos resumos, e verificando-se a relevância do trabalho, ele será selecionado para leitura em sua totalidade. Para avaliar a qualidade da
pesquisa, os seguintes critérios foram definidos para manter excelente nível de qualidade: de inclusão; de exclusão; e de qualidade.
3.1
21
Pesquisa bibliográfica
Nos critérios de qualidade, os estudos selecionados são pontuados por meio de um
conjunto de onze critérios definidos na Tabela 1 para avaliar a redação e a estrutura
desses estudos. Os dez primeiros deles foram adaptados da qualidade do estudo de
(SILVA; BRAGA, 2020) e aplicados nesta revisão sistemática da literatura, sendo o
último proposto de acordo com o escopo desta pesquisa. Cada critério é uma questão
que deve ser respondida de acordo com a avaliação do autor deste trabalho.
Tabela 1: Critérios de qualidade para avaliar os estudos selecionados na revisão sistemática
da literatura.
Itens
Questões
Possíveis Respostas
1
O artigo é estruturado (organização e escrita)?
S = 1, N = 0, P = 0.5
2
Em que nível o artigo está relacionado com o tema proposto?
S = 1, N = 0, P = 0.5
3
A literatura é bem apresentada e relevante?
S = 1, N = 0, P = 0.5
4
As questões da pesquisa estão bem formuladas?
S = 1, N = 0, P = 0.5
5
A técnica proposta está claramente descrita?
S = 1, N = 0, P = 0.5
6
O experimento é reproduzível e bem definido?
S = 1, N = 0, P = 0.5
7
A análise estatística é bem elaborada?
S = 1, N = 0, P = 0.5
8
O estudo foi avaliado empiricamente?
S = 1, N = 0, P = 0.5
9
Há discussão sobre os resultados do estudo?
S = 1, N = 0, P = 0.5
10
A pesquisa é aplicável em outros contextos?
S = 1, N = 0, P = 0.5
11
As limitações deste estudo são discutidas explicitamente indicando uma pesquisa futura?
S = 1, N = 0, P = 0.5
Legenda de conceito dos estudos: S = Sim, nota = 1; N = Não, nota = 0 e P = Parcial, nota = 0.5
Fonte: Adaptado de (SILVA; BRAGA, 2020)
(e) Por fim, o estudo utilizou os buscadores das associações científicas escolhidas como
estratégia para realizar a coleta desses artigos utilizando a pesquisa no modo avançado para filtrar o tipo de trabalho publicado, ou seja, artigos, conferências e revistas.
3.1.2
Seleção
Esta etapa é a responsável por executar o protocolo elaborado no planejamento por
meio de um conjunto de critérios que filtram os trabalhos mais relevantes para responder
às questões de pesquisa. A Figura 8 apresenta o conjunto de seis etapas para a escolha de
estudos relevantes sobre o estudo e quantos artigos foram selecionados em cada uma delas.
3.1
22
Pesquisa bibliográfica
Executou-se o protocolo da RSL em 12 de dezembro de 2021 por meio da coleta, análise,
síntese e organização dos estudos das fontes científicas escolhidas.
IEEE:
String (I)
66 Estudos
Passo 1: Recuperar estudos de
bases eletrônica selecionadas).
Passo 2: Filtrar os estudos por
tipo de documento (ou seja,
artigo de anais ou artigo de
jornal).
Passo 3: Utilizar a ferramenta
StArt para excluir documentos
duplicados.
Passo 4: Revisar títulos,
palavras-chave,
local
de
publicação e resumo para
rejeitar estudos que não
correspondem aos critérios de
inclusão predefinidos.
Passo 5: Recuperar estudos em
bases eletrônicas e lê-los para
identificar quantos atendem aos
critérios de inclusão.
Passo 6: Excluir artigos que não
satisfizessem um mínimo de
70%
da
pontuação
de
qualidade.
IEEE:
String (II)
27 Estudos
IEEE:
String (VII)
19 Estudos
IEEE:
String (III)
71 Estudos
IEEE:
String (VII)
279 Estudos
IEEE:
String (IV)
68 Estudos
IEEE:
String (IX)
23 Estudos
IEEE:
String (V)
156 Estudos
IEEE:
String (X)
70 Estudos
IEEE:
String (VI)
62 Estudos
Science:
Dir.: Srt. (XI)
69 Estudos
Science:
String (XIII)
38 Estudos
IEEE:
String (XII)
257Estudos
1205 Estudos
1183 Estudos
108 Estudos duplicados
1075 Estudos
1034 Estudos rejeitados
41 Estudos
14 Estudos rejeitados
27 Estudos
5 Estudos rejeitados
22 Estudos
Figura 8: Fluxograma de seleção de estudos. Fonte: Adaptado de (SILVA; BRAGA, 2020)
A etapa 1 recupera estudos de fontes, utilizando a string de pesquisa definida neste
protocolo. A etapa 2 utiliza um filtro disponível em cada fonte para selecionar apenas os estudos publicados em anais ou periódicos. Este filtro exclui estudos que sejam enciclopédias,
normas, cursos, resenhas, livros, entre outros. O passo 3 exclui todos os artigos duplicados
ou aqueles trabalhos com alto nível de similaridade através do uso da ferramenta StArt. A
etapa 4 é a responsável por revisar títulos, palavras-chave, local de publicação e resumo para
excluir aqueles artigos que não correspondem aos critérios de inclusão predefinidos. A etapa
5 recupera os estudos incluídos na etapa 4 e baixar os respectivos artigos para leitura. A etapa
6 é responsável por definir um índice de qualidade para cada artigo selecionado, conforme
Tabela 1.
A Tabela 2 relaciona os estudos selecionados através do título do estudo e da referência. Estas etapas foram definidas considerando a RSL do estudo dos autores (SILVA;
3.1
Pesquisa bibliográfica
23
BRAGA, 2020). Aqueles estudos que não atingem o limiar de 70% não foram incluídos
como trabalho relevante. Um total de 27 estudos foram analisados e 22 foram selecionados
como estudos relevantes, sendo 5 estudos rejeitados por não atingirem o limite mínimo de
qualidade.
3.1.3
Relatório
Na Tabela 2 os estudos acima da linha vermelha relacionam os trabalhos candidatos
após realizar a busca e seleção, logo após foram extraídos os dados dos 22 estudos incluídos
nesta RSL para obter informações mais precisas sobre as suas contribuições. Foram coletadas informações sobre os tipos de sistemas investigados, quais recursos foram empregados,
em quais domínios de aplicação as técnicas de monitoramento da qualidade da energia (tensão) foram utilizadas nas Redes de Distribuição (RD), quais foram os principais problemas
investigados e em que contexto de aplicação foram utilizados.
3.1.4
Resumo dos estudos através das suas técnicas aplicadas
A Tabela 3 apresenta um resumo referente aos estudos relacionados com o objetivo
de mostrar algumas das características técnicas e tecnologias dos sistemas disponíveis na
literatura que possam aprimorar a técnica de monitoramento do Desequilíbrio da Tensão
(DT) em uma RDBT.
3.1
24
Pesquisa bibliográfica
Tabela 2: Lista de artigos incluídos na revisão e suas pontuações de qualidade. A linha
vermelha ilustra o ponto de corte considerando um limiar de 70% para o fator de qualidade.
Trabalho
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Total Qual.(%)
(ZAMBENEDETTI et al., 2013) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 10.5 95.45%
(RICCIARDI et al., 2018)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 10.5 95.45%
(CHIDURALA et al., 2015)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 10.5 95.45%
(PINTO et al., 2014)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 10.0 95.45%
(THOMAS et al., 2018)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 1.0 1.0 1.0 10.0 90.91%
(LU et al., 2015)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 1.0 1.0 0.5 10.0 90.91%
(RODRIGUEZ et al., 2015)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 10.0 90.91%
(PINTO et al., 2015)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 1.0 1.0 0.5 10.0 90.91%
(PINTO et al., 2016)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 1.0 0.5 0.5
9.5 86.36%
(TORREZAN et al., 2018)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 1.0 1.0 0.5
9.5 86.36%
(KHARRAZI et al., 2017)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 1.0 1.0 0.0
9.0 81.82%
(KANDIL et al., 2015)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 1.0 1.0 0.5
9.0 81.82%
(IBRAHEM et al., 2019)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 1.0 1.0 0.0
9.0 81.82%
(BAYER et al., 2018)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.0 1.0 1.0 0.0
8.5 81.82%
(PUNYACHAI et al., 2014)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 1.0 0.5 0.0
8.5 77.27%
(VARGAS et al., 2018)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 1.0 0.5 0.0
8.5 77.27%
(ALBOAOUH et al., 2018a)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.0 1.0 0.5 0.5
8.5 77.27%
(ALBOAOUH et al., 2018b)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 0.5 0.5 0,5
8.5 77.27%
(SINGH et al., 2019)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.0 1.0 0.5 0.0
8.5 77.27%
(SAHA et al., 2014)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0 0.5
8.5 77.27%
(AZIZ et al., 2017)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 0.0 1.0 0.5 0.5
8.0 72.73%
(AL-SHETWI et al., 2020)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 0.0
8.0 72.73%
(SHAMMARI et al., 2019)
1.0 1.0 1.0 0.5 1.0 1.0 1.0 0.0 0.5 0.5 0.0
7.5 68.18%
(MAKASHEVA et al., 2020)
1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 0.0 1.0 1.0 0.0
7.5 68.18%
(TONKOSKI et al., 2012)
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 0.0 1.0 0.5 0.0
7.5 68.18%
(JINTAKA et al., 2019)
1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 1.0 0.0 0.5 0.5 0.0
7.0 63.64%
(DHLAMINI et al., 2018)
1.0 1.0 1.0 0.5 1.0 0.5 0.5 0.0 0.5 1.0 0.0
7.0 63.64%
Fonte: Elaborado pelo autor
Tipo de estudo
Parâmetros monitorados na BT e/ou MT
Monitora os níveis de tensão
Utiliza o Método de DT
Monitora I(A)
na RDBT
Utiliza
a IIPu
(ZAMBENEDETTI et al., 2013)
(RICCIARDI et al., 2018)
(CHIDURALA et al., 2015)
(PINTO et al., 2014)
(THOMAS et al., 2018)
(LU et al., 2015)
Empírico
Empírico
Empírico
Empírico
Simulação
Empírico
Na BT: Vfn, Inc, LDR, Ta
Na BT: Vab, Vbc, Vca, I(a,b,c,n), THD
Na BT: Vab, Vbc, Vca, I(a,b,c,n)
Na BT: Vfn, Inc e GPS
Na BT: Van, Vbn, Vcn
Na BT: Van, Vbn, Vcn, I(a,b,c,n), THD
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Não
Sim
Não
Não
Não
Sim
Sim
Não
Não
Não
Não
Não
(RODRIGUEZ et al., 2015)
Métodos
Na MT e BT: Vab, Vbc, Vca
Não
Não
Não
(PINTO et al., 2015)
(PINTO et al., 2016)
Empírico
Empírico
Na BT: Vfn, Inc e GPS
Na BT: Vfn, Inc e GPS
Sim
Sim
Não
Não
Não
Sim
(TORREZAN et al., 2018)
Métodos
Na MT: Vab, Vbc, Vca
Não
Não
Não
(KHARRAZI et al., 2017)
(KANDIL et al., 2015)
(IBRAHEM et al., 2019)
(BAYER et al., 2018)
(PUNYACHAI et al., 2014)
(VARGAS et al., 2018)
(ALBOAOUH et al., 2018a)
(ALBOAOUH et al., 2018b)
(SINGH et al., 2019)
(SAHA et al., 2014)
(AZIZ et al., 2017)
(AL-SHETWI et al., 2020)
Simulação
Empírico
Simulação
Análises das RSL
Simulação
Simulação
Simulação
Simulação
Simulação
Simulação
Análises das RSL
Análises das RSL
Na MT e BT: Vab, Vbc, Vca
Na BT: Vab, Vbc, Vca, I(a,b,c,n), THD
Na MT: Vab, Vbc, Vca, THD
Na BT e MT: Vab, Vbc, Vca
Na MT e BT: Vab, Vbc, Vca, Za, Zb, Zc
Na MT: Vab, Vbc, Vca e FP
Na MT: Vab, Vbc, Vca
Na MT: Vab, Vbc, Vca
Na MT: Vab, Vbc, Vca
Na BT: Van, Vbn, Vcn, I(a,b,c,n)
Na MT e BT: Vab, Vbc, Vca
Na MT e BT: Vab, Vbc, Vca, THD
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Não
IEEE 1159
Não
Não
Não
Não
IEEE 1159, NEMA,
IEEE 141 e IEC (TD)
Não
Não
IEEE 1159, CIGRÉ,
NEMA e IEC (TD)
IEC (TD)
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
IEC (TD), IEEE 519
Não
Não
Não
Sim
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Não
25
LEGENDA: Rede Distribuição de Baixa Tensão (RDBT); Infraestrutura de Iluminação Pública (IIPu); Desequilíbrio da Tensão (DT); Rede de Média Tensão (MT); Rede de
Baixa Tensão (BT); Tensão de fase e neutro (Vfn) ou (Van), (Vbn), (Vcn); Tensão de fase e fase (Vab), (Vbc) e (Vca); Corrente I (A) por fase (a,b,c), neutro (n) e nominal da carga
(nc) [Luminária]; Sensor Luminosidade (LDR); Sensor de Temperatura (Ta); total harmonic distortion (THD); Remote Terminal Units (RTU); e Global Positioning System (GPS).
Fonte: Elaborado pelo autor.
Pesquisa bibliográfica
Trabalho
3.1
Tabela 3: Resumo técnico da revisão sistemática da literatura entre os modelos de simulação, estudos empírico e análises das literaturas.
3.2
Estudos dos sistemas de monitoramento da qualidade da energia
3.2
Estudos dos sistemas de monitoramento da qualidade da energia
26
O sistema apresentado por (ZAMBENEDETTI et al., 2013) possui um processo de
comunicação por uma rede Mesh real e um gateway que se comunica com um servidor, cujas
aplicações possibilitam incluir: leitura automática de medidores, monitoramento e comando
de chaves, religadores, reguladores de tensão, supervisão e controle dos pontos de Iluminação Pública (IPu), medição de qualidade de energia, supervisão de transformadores, etc.
Segundo os autores, o objetivo principal foi desenvolver um projeto para implementar e validar uma rede Mesh real. Para validar suas funções, três aplicações foram avaliadas: (1)
leitura de medição automática de grandes consumidores (por exemplo, shoppings, fábricas,
supermercados, etc) utilizando o protocolo ABNT13 (ABNT, NBR 14522, 2008), (2) monitor / comando de religador utilizando padrão protocolo DNP 3.0 e (3) supervisão, medição
e controle dos pontos de IPu. Este último sistema desenvolvido permitiu acender as luzes
da rua à distância, registrando o tempo preciso de acendimento e desligamento automático
delas pela luz solar, o consumo real de energia e registro de amostras de tensão em tempo
real em cada ponto de uma região urbana tipicamente de baixa tensão, predominantemente
comercial. Além disso, os autores descrevem que o sistema de comunicação dos relés de
telegestão possui a especificação PRO, padronizada pelo consórcio Zigbee para as camadas
superiores, sendo o protocolo escolhido o padrão IEEE 802.15.4, que permite a construção
de redes de comunicação com topologia Mesh, que se comunicam entre si sem passar as
informações por um servidor, direcionando as informações ao dispositivo mais próximo do
concentrador de dados, o gateway de comunicação com o servidor.
Em (PINTO et al., 2014), os autores propõem a construção de um equipamento,
denominado Smart Module (SM), o qual é capaz de gerir e operar uma luminária utilizada
para a IPu, bem como fornecer informações sobre o sistema de potência da rede eléctrica,
que inclui a tensão do ponto de iluminação instalado na Rede de Distribuição (RD). O Smart
Module (SM) contém um relógio de tempo real, sensores, fonte auxiliar, interface de controle
com a função de gerenciar a luminária e enviar os dados para um Control Module (CM)
que contém uma interface ethernet que permite a troca de dados com o sistema supervisório,
13 A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é responsável pela elaboração das Normas Brasileiras (ABNT NBR), elaboradas por seus Comitês Brasileiros (ABNT/CB), Organismos de Normalização
Setorial (ABNT/ONS) e Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE). Disponível em: https://www.abnt.
org.br/institucional/sobre, Acessado em: 31 de dezembro de 2021.
C
3.2
Estudos dos sistemas de monitoramento da qualidade da energia
27
diversos sensores para coletar informações locais sobre o meio ambiente e o clima, um cartão
de memória para armazenar dados das múltiplas luminárias, uma interface ZigBee14 para se
comunicar com múltiplos sistemas SM e um bateria para fornecer serviço contínuo apesar
das falhas na rede elétrica. Por fim, todas as informações do CM são encaminhadas para um
servidor, no qual foi desenvolvido um software para gerenciar e processar as informações
através da linguagem C Sharp (C #) (C SHARP, 2000), que apresenta três abas principais:
start, luminaire control, energy quality parameters. Portanto, os autores desenvolveram um
conjunto de equipamentos para gerenciar a IPu e que também possibilita ao sistema realizar o
monitoramento da qualidade da energia com a detecção correta dos eventos de afundamento
e aumento de tensão na rede elétrica.
Ademais, esses estudos foram continuados pelos autores em (PINTO et al., 2015),
realizando o aprimoramento do Smart Module (SM) para atender a IEC15 61000-4-30 (IEC,
2021b), com o objetivo de adequar o equipamento para a classe “A”, a qual possibilita medir
até o harmônico 50 da frequência fundamental de 60 Hz, resultando em uma resolução de 12
ciclos de uma frequência fundamental de 60 Hz ou 10 ciclos de 50 Hz com resolução de 5
Hz no algoritmo da Transformada Discreta de Fourier (TDF). O dispositivo aprimorado por
(PINTO et al., 2015) possui a capacidade de executar 12 ciclos amostrados a 10240 amostras
por segundo, sendo utilizado para executar o algoritmo da Transformada Rápida de Fourier
(TRF). Além disso, foi desenvolvido um outro algoritmo para calcular o Root Mean Square
(RMS), ou valor quadrático médio, para um ciclo completo que atualiza a cada meio ciclo.
Os autores estabeleceram os limites superior e inferior da tensão com base na norma IEC
61000-4-30 (IEC, 2021b) como 1,1 e 0,9 do valor nominal, respectivamente. Se o RMS for
maior do que o limite superior, um evento de aumento é detectado e, caso seja menor do
que o limite inferior, um declínio é detectado. Assim, a contagem do tempo é iniciada para
especificar a duração do evento em que a tensão permanece com anomalia.
Acrescenta-se que os autores em (PINTO et al., 2016) realizaram o aprimoramento
14 Zigbee é um sistema de comunicação de rede sem fio projetado em malha, permitindo que dispositivos se
comuniquem entre si e com uma ou várias centrais espalhadas. Estes dispositivos possuem uma baixa potência
de operação, uma baixa taxa de transmissão de dados e um baixo custo de implementação, sendo utilizado em
dispositivos IoT (Internet of Things.
15 A IEC (International Electrotechnical Commission) é a organização mundial líder que prepara e publica
Normas Internacionais para as áreas elétrica, eletrônica e tecnologias relacionadas, além de disciplinas como
terminologia, compatibilidade eletromagnética, performance, segurança e meio ambiente, incluindo trabalhos
na otimização da eficiência energética e desenvolvimento de normas para energias renováveis. Disponível em:
https://www.cb26.org.br/iec, Acessado em: 31 de dezembro de 2021.
3.2
Estudos dos sistemas de monitoramento da qualidade da energia
28
dos protótipos SM e CM experimental e suas aplicações na IPu e na RD. Foram instalados
alguns sensores, dentre eles: sensores de luminosidade, de controle de intensidade do ponto
de iluminação, de umidade e de temperatura, este dois últimos com o objetivo de melhorar a confiabilidade dos dados de qualidade de energia adquiridos, uma vez que chuvas e
tempestades podem afetar bastante algumas medições. Além disso, segundo os autores, os
aparelhos foram equipados com um RTC para que as informações pudessem ter um timestamp para melhor avaliação entre os dados e foi utilizado um sensor de corrente para medir
a corrente que circula na luminária para fins de monitoramento, em que se possibilitou o
conhecimento do consumo para diferentes tipos de dimerização. O dispositivo possibilitou
detectar os eventos eletromagnéticos mais comuns que afetam a rede elétrica de distribuição,
como ocorrências de afundamentos, sobretensão e distorção harmônica de tensão.
Em (KANDIL et al., 2015), foi apresentado um sistema de monitoramento de qualidade de energia com o objetivo de fornecer dados quantitativos (alta resolução de longo
prazo) sobre eventos transitórios que podem ocorrer nos ambientes CA e CC do inversor e
determinar como estas condições afetam a rede. Os dados foram monitorados continuamente
por um analisador de qualidade de energia que realizava leituras com intervalos de 200 ms
por quatro meses. Os dados destas leituras foram armazenados em um servidor local para
análise. Com este intervalo de leitura embora seja possível analisar os harmônicos e os transitórios que ocorrem na Rede de Distribuição (RD), um grande volume de dados é gerado
para ser enviado ao servidor.
Segundo (CHIDURALA et al., 2015), o estudo realizado no campus da Universidade
de Queensland (UQ), em St. Lucia, Australia, identificou que a integração de sistemas fotovoltaicos e suas características operacionais provocam pequenas oscilações que afetam a
qualidade da tensão na Rede de Distribuição (RD) em função das flutuações nas irradiações
solares. Os resultados, segundo os autores, mostram que as magnitudes de tensão da rede
foram aumentadas em relação à injeção de energia através do sistema fotovoltaico. Diferente de (KANDIL et al., 2015), o presente estudo seguiu os parâmetros do padrão ANSI
61000.3.100:2011 (ANSI, 2011), que fixa os limites operacionais da rede e verificou o limite
para flutuações de tensão e cintilação produzida por dispositivos (inversores solares) com
base no padrão ANSI 61000.3.3: 2012 (IEC, 2021a), bem como com base no padrão ANSI
61000.3.7:2011 (IEC, 2008a) que representa os níveis de compatibilidade para oscilação em
3.3
Estudos sobre desbalanceamento do sistema elétrico nas redes de distribuição
29
sistemas de baixa e média tensão. O processo de leitura dos dados foi realizado em vários
nós da rede através de medidores digitais e analisadores de qualidade de energia instalados na
baixa tensão dos campos da universidade com interface com a Internet para monitoramento.
3.2.1
Analogia entre o estudo proposto e literatura apresentada
No entanto, em (ZAMBENEDETTI et al., 2013) o projeto não foi aplicado para o
monitoramento da qualidade da tensão ao longo da Rede de Distribuição (RD) utilizando
a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) de modo a identificar de forma setorial os
locais em que o nível da tensão está em desconformidade. Ademais, em (PINTO et al.,
2014), (PINTO et al., 2015) e (PINTO et al., 2016) os estudos não trabalharam a hipótese
de medir o Desequilíbrio da Tensão (DT) e identificar o fluxo de corrente inversa provocado
pela injeção de energia gerada através dos PV instalados nos telhados das residências das
áreas urbanas utilizando a IIPu, e, embora tenham realizado medições dos níveis de tensão
dos pontos de iluminação, não o fizeram naqueles localizados próximos ao transformador
da RDBT comparando-os com os pontos de Iluminação Pública (IPu) próximos as fontes
geradoras de energia através dos PV. Sendo necessário a aplicação de um método de cálculo
que possibilite utilizar a IIPu para obtenção dos dados a serem aplicados em um dos métodos
que mensura o Desequilíbrio da Tensão (DT) e identifica o sentido do fluxo da corrente. Por
fim, nos estudos de (KANDIL et al., 2015) e (CHIDURALA et al., 2015), esse tipo de
aplicação em uma Rede de Distribuição (RD) demanda investimentos consideráveis para a
aplicação de um projeto, enquanto esta pesquisa, reduz os custos de aplicação ao propor
utilizar a infraestrutura já existente da rede de IPu e sugerir um método de cálculo para
identificar o sentido da corrente, e realizar a análise da qualidade da energia, a ser aplicada
em um dos métodos que mensura o Desequilíbrio da Tensão (DT).
3.3
Estudos sobre desbalanceamento do sistema elétrico nas redes de
distribuição
O trabalho apresentado por (SAHA et al., 2014) foca no monitoramento remoto cen-
tralizado, em que os dados são coletados a partir da saída dos transformadores de distribuição. Essa técnica foi aplicada apenas para monitorar as qualidades das potências de saída dos
3.3
Estudos sobre desbalanceamento do sistema elétrico nas redes de distribuição
30
transformadores de distribuição utilizando um sistema microcontrolado por comunicação serial half duplex se comunicando com a central através do protocolo RS 48516 . Aprimorando
este conceito de monitoramento da qualidade da energia para o cliente de geração distribuída, tem-se o estudo realizado pelos autores (LU et al., 2015), os quais o desenvolveram
através de uma série de simulações que foram conduzidas em laboratório do RTDS17 para
medir as grandeza elétricas, tais como tensão (V ), corrente (A), consumo (kWh) e outras com
precisão para o monitoramento da rede de baixa tensão influenciada pela rede de média. O
estudo realizou a instalação de medidores inteligentes nos secundários dos transformadores
da rede de distribuição e nos clientes em baixa tensão. A coleta de dados dos sensores dos
medidores é realizada por meio de conexões com fio utilizando a rede de baixa tensão ou
sem fio para o Remote Terminal Unit (RTU) e os envia para o gateway do protocolo da RTU,
usando o protocolo Modbus18 , no qual esses dados são organizados no formato IEC 61850
com base na configuração personalizada. O RTU e o seu gateway de protocolo são produtos
comerciais da Schneider Electric19 .
O trabalho demostrado por (RICCIARDI et al., 2018) propõe soluções para mitigar
problemas técnicos relacionados à conexão massiva de sistemas fotovoltaicos em redes de
distribuição, identificando e discutindo os impactos dos PV na qualidade da tensão nas redes
de distribuição em baixa e média tensão, e nas distorções harmônicas. A CPFL Energia20
instalou 231 geradores fotovoltaicos de pequena escala em 68 diferentes redes de distribuição
em baixa tensão (trifásicas a quatro fios em 220 V ) que recebem a alimentação através de
dois alimentadores em média tensão (trifásicos em 11,4 kV) na cidade de Campinas, SP,
Brasil. As medições foram realizadas com dois analisadores de energia capazes de registrar
os dados de medição e calcular diversos indicadores de qualidade de energia, de acordo com
a IEC 61000-4-30 (IEC, 2021b).
16 O padrão RS-485 é um protocolo de comunicação multiponto, que permite que vários dispositivos possam
ser ligados ao barramento de comunicação, sendo definidos 32 dispositivos em uma única rede
17 Laboratório Real-Time Digital Simulation (RTDS), em português simulação digital em tempo real, localizado na Tampere University of Technology (TUT) em Tampere, Finlândia.
18 Modbus é um Protocolo de comunicação de dados utilizado em sistemas de automação industrial. Criado
originalmente em 1979, pela fabricante de equipamentos Modicon.
19 Schneider Electric é um grupo multinacional francês, especializado em produtos e serviços para distribuição elétrica, controle e automação
20 A CPFL Energia é um grupo do setor de energia do Brasil, com sede em Campinas, na Região Metropolitana de Campinas. Especializada na distribuição, geração, comercialização, soluções para empresas, serviços
e energia renováveis
3.3
Estudos sobre desbalanceamento do sistema elétrico nas redes de distribuição
31
Ainda em (RICCIARDI et al., 2018) os autores utilizaram os analisadores de energia
PQ modelo Fluke 435 Série II21 que foram instalados em simultâneo, um no secundário de
um transformador e outro num dos respectivos clientes com ligação ao sistema fotovoltaico.
Esse projeto realizou o monitoramento de mais de 50 pontos entre clientes e transformadores. As medições realizaram o monitoramento das tensões, correntes e potências ativas, por
fase e por string de painel fotovoltaico, em ambos os lados (CA e CC) do inversor Fotovoltaico, com intervalos de 1 minuto e eram armazenadas em um cartão SD (8GB) ou SDHC
(32GB). Sendo os dados coletados com intervalos estabelecidos no seu cronograma de estudo. Os dados analisados apresentaram aspectos de qualidade de tensão da seguinte ordem
de relevância: magnitude da tensão, Desequilíbrio da Tensão (DT), distorção da tensão e a
distorção da corrente pode ser afetada. Segundo os autores, “as medições não apresentaram nenhuma evidência convincente de que a distorção harmônica de tensão é uma questão
importante a ser considerada pela concessionária de distribuição” (tradução nossa)22 . Os
níveis de deformação da onda portadora23 provocada pelos harmônicos, segundo observações de (RICCIARDI et al., 2018) nas medições realizadas ao longo do dia nos períodos
de geração solar, são acentuados devido ao carregamento normalmente leve das redes de
distribuição.
O trabalho apresentado por (KHARRAZI et al., 2017) realiza um processo de simulação através dos softwares MATLAB e PowerFactory24 com base na troca de dados proposta
entre os dois pacotes de softwares. Nele foi desenvolvido um algorítimo para ser aplicado o
método probabilístico para estimar o Desequilíbrio de Tensão (DT) na Rede de Distribuição
em Baixa Tensão (RDBT) através da simulação de Monte Carlo25 para estimar e avaliar o
DT. Segundo os autores (KHARRAZI et al., 2017), ainda que a injeção de energia através
21 Analisador de Energia e de Qualidade de Energia Fluke 434-II e 435-II. Possuem as funcionalidades de
medir a tensão, corrente, frequência, potência, harmônicas ou cintilação nas três fases e também no neutro,
incluindo a função de medir os inversores de energia recebem corrente CC e a transformam em CA, ou viceversa.
22 “The measurements do not present any compelling evidence that voltage harmonic distortion is a major
issue to be considered by the distribution utility.”
23 [Eletricidade] Sinal senoidal composto por amplitude, frequência e fase, mas que não possui modulação.
24 PowerFactory é um aplicativo de software de análise de sistema de energia para uso em análise de geração,
transmissão, distribuição e sistemas industriais. Desenvolvedor: DIgSILENT GmbH.
25 A Simulação de Monte Carlo, também conhecida como Método de Monte Carlo ou uma simulação de
probabilidade múltipla, é uma técnica matemática, que é usada para estimar os possíveis resultados de um
evento incerto. O Método de Monte Carlo foi inventado por John von Neumann e Stanislaw Ulam durante a
Segunda Guerra Mundial para melhorar a tomada de decisão em condições incertas. Disponível em: https://
www.ibm.com/br-pt/cloud/learn/monte-carlo-simulation, Online; acessado em 31 dezembro 2021.
C
3.3
Estudos sobre desbalanceamento do sistema elétrico nas redes de distribuição
32
dos Painéis Fotovoltaicos (PV) reduza as perdas, a energia gerada através dos PV “pode
impactar negativamente a rede de distribuição de baixa e média tensão em termos de perfil
de tensão e qualidade de energia” (tradução nossa)26 e que o DT nas RDBT é um dos problemas comuns de qualidade de energia que pode ser causado pela distribuição desigual das
cargas monofásicas ligadas às redes elétricas trifásicas, enrolamentos dos transformadores
instalados na rede de distribuição do tipo assimétrico ou linhas de transmissão e distribuição
(KHARRAZI et al., 2017), (JOUANNE; BANERJEE, 2001) e (ALAM et al., 2012). Os
autores (KHARRAZI et al., 2017) ressaltaram que os Operadores de Sistema de Distribuição (OSD) regulamentaram limites de penetração ou capacidade máxima permitida para a
instalação dos PV, citando por exemplo, a Austrália Ocidental e a Alemanha, onde existem
limites para instalação de inversores monofásicos em uma fonte trifásica, sendo 3 kVA e 4,6
kW respectivamente.
Além disso, os autores (KHARRAZI et al., 2017) destacaram que em muitos países
exitem limites estabelecidos em suas normas técnicas que regulamentam a máxima variação da tensão entre as fases. Em seus estudos, destacaram três métodos que identificam o
Desequilíbrio de Tensão (DT) ou (K), os quais são: (a) A prática recomendada pela IEEE
para monitorar a qualidade da energia elétrica (padrão 1159) (IEEE 1159, 2019) que indica
o limite permitido para DT em 2% para as redes de baixa e média tensão. Segundo os pesquisadores (KHARRAZI et al., 2017), no Reino Unido, esse limite é reduzido para 1,3% no
ponto do cliente; (b) A IEC 61000-3-13, recomenda o limite de 2% para redes de alta, média
e baixa tensão (IEC, 2008b); e (c) A norma ANSI27 C84.1.2020 (ANSI, 2020), recomenda
que os sistemas de alimentação elétrica devem operar para limitar o Desequilíbrio de Tensão
(DT) abaixo de 3%.
Acrescente-se que o estudo realizado por (KHARRAZI et al., 2017) aplicou a técnica
consistente em medir as tensões de sequência positiva e negativa dos nós inicial (transformador) e final de cada alimentador da rede de distribuição em baixa tensão, ressaltando, eles,
que é uma pratica comum dos OSDs para calcular o Desequilibro da Tensão (DT) ou (K). O
resultado das mil simulações estocásticas para o alimentador mais longo com o pior índice
26 “May adversely impact the low and medium voltage distribution network in terms of voltage profile and
power quality”.
27 American National Standards Institute (ANSI) é um instituto que supervisiona as atividades de avaliação
de padrões e conformidade nos Estados Unidos. Disponível em: https://www.ansi.org, Acessado em: 31 de
dezembro de 2021.
3.3
Estudos sobre desbalanceamento do sistema elétrico nas redes de distribuição
33
apresentou minímas variações que excederam o percentual de 2% quando a rede não possui
a injeção de energia fotovoltaica. Porém, quando a rede possui a injeção de energia fotovoltaica, o limite é ultrapassado chegando a mais de 6% para alguns dos alimentadores em
baixa tensão e que na rede de média tensão no final do alimentador o valor não ultrapassou
2%. O resultado da avaliação estocástica realizada por (KHARRAZI et al., 2017) demostrou que a probabilidade de exceder os limites do DT é muito baixa. No entanto, segundo
(KHARRAZI et al., 2017), o resultado da análise de varredura de tempo mostra que existe
uma incompatibilidade entre a demanda de energia e a geração solar ao longo do dia na qual
pode impactar significativamente o DT.
Em (RODRIGUEZ et al., 2015) e (TORREZAN et al., 2018), o Desequilíbrio de Tensão (DT) é definido como um distúrbio relacionado à falta de qualidade no fornecimento da
energia elétrica, sendo a principal causa a distribuição desigual de cargas monofásicas, que
podem estar mudando continuamente em um sistema de energia trifásico (RODRIGUEZ et
al., 2015) e (JOUANNE; BANERJEE, 2001). Segundo (RODRIGUEZ et al., 2015) e (FAIZ;
EBRAHIMPOUR, 2005), na maioria das redes de sistemas de potência trifásico existe o desequilíbrio da tensão. O estudo apresentado por (TORREZAN et al., 2018) realizou uma
simulação para um Sistema de Distribuição (SD) do (IEEE) de 13 barras, utilizado como sistema para teste através do software Open Distribution System Simulator - OpenDSSs (DUGAN; MONTENEGRO, 2013). Com base nos parâmetros do SD teste, obtidos via simulações, calculou-se o K ou DT, um índice inadequado para a quantificação do Desequilibro
da Tensão (DT). O resultado através dos métodos mais recorrentes na literatura demostrou
que o método da (IEC Definition or True Definition (TD)28 ) e do Cigré 29 apresentaram praticamente os mesmos valores e o do (IEEE) 141 foi o que mais se distanciou dos demais.
Em (RODRIGUEZ et al., 2015), os autores ressaltam que o (IEEE) 141 embora seja fácil de
calcular, não é compatível com nenhuma outra regulamentação e seu uso para investigações
no DT é baixo. Em (PAULILO, 2013), (PILLAY et al., 2002) e (LEE, 1999) os autores descrevem que o DT em um sistema elétrico é uma condição na qual as três fases apresentam
28 O métodos IEC Definition or True Definition (TD) é utilizado para calcular o desequilíbrios da tensão entre
as fases
29 Conseil international des grands réseaux électriques (Cigré), em português Conselho Internacional de
Grandes Sistemas Elétricos (Cigré) é uma organização mundial na área de eletricidade de alta tensão. Foi
fundada na França em 1921 e sua secretaria geral está em Paris. Trata dos aspectos técnicos e econômicos das
redes, mas também dos aspectos ambientais e regulamentares.
3.3
Estudos sobre desbalanceamento do sistema elétrico nas redes de distribuição
34
diferentes valores de tensão em módulo ou defasagem angular entre fases diferente de 120°
elétricos ou, ainda, as duas condições.
3.3.1
Analogia entre o estudo proposto e literatura apresentada
Diferente de (SAHA et al., 2014) e (RICCIARDI et al., 2018), o presente estudo
propõe coletar menos dados durante o período de 24 horas, utilizar menos infraestrutura
para coletar as informações e desenvolver um método de cálculo a ser aplicada no método
Cigré (IEEE 1159, 2019) para realizar a análise da qualidade da tensão na própria rede
de distribuição da concessionaria de energia, e uma vez que, ao utilizar infraestrutura da
IPu reduz a possibilidade de interferência dos clientes nos equipamentos. Ressalta-se que
em (RICCIARDI et al., 2018) as medições realizadas, não constataram nenhuma evidência
convincente de que a distorção harmônica de tensão durante a injeção de energia através
dos painéis fotovoltaicos é uma questão importante a ser considerada pela concessionária
de distribuição. Assim, o presente estudo propõe realizar o monitoramento de seis dos oito
tipos de Desequilíbrios de Tensão (DT) conhecidos na literatura cientifica e descritos por
(PAULILO, 2013), e informar as anomalias ao Operador do Sistema de Distribuição (OSD)
em tempo real, para, assim, possibilitar a realização de estudos contínuos com a finalidade
de propor soluções a serem implementadas, visto que a comunicação é realizada diretamente
com um servidor na nuvem e o volume de dados a ser transmitido será menor.
O estudo realizado pelos autores (KHARRAZI et al., 2017) através da simulação de
Monte Carlo avaliou o DT em uma Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) quando
ocorre a injeção de energia através dos Painéis Fotovoltaicos (PV). Entretanto, o estudo empírico propõe realizar o monitoramento da qualidade da energia por meio da utilização da
infraestrutura de telegestão da IPu, ao apresentar um método de cálculo que utiliza esta infraestrutura a ser aplicada em um dos métodos padrão 1159 da IEEE (IEEE 1159, 2019) e
identificar o fluxo da corrente inversa. Por fim, em (RODRIGUEZ et al., 2015), (JOUANNE;
BANERJEE, 2001) e (TORREZAN et al., 2018), diferentemente desses estudos, neste trabalho, o método escolhido ira calcular o DT através das medições das tensões em pontos
distintos da rede de distribuição de baixa tensão, tendo em vista que os pontos de iluminação
que realiza o monitoramento estão instalados ao longo da rede de distribuição.
3.4
Estudos sobre os impactos da injeção de energia fotovoltaica
3.4
Estudos sobre os impactos da injeção de energia fotovoltaica
35
O estudo apresentado por (AZIZ et al., 2017) tem como base medições reais de
projetos-piloto e projetos de teste em instituições acadêmicas e organizações industriais e
foram baseados em simulações de redes reais ou redes padrão, como sistemas de barramento
IEEE. O estudo relaciona os prós e contras da injeção de energia gerada através dos PV na
RDBT, dentre os impactos está a ocorrência da geração de pico que resulta na redução das
perdas na distribuição de energia, superando a oferta de energia em relação à carga que está
reduzida. Além disso, os autores (AZIZ et al., 2017), afirmam que o processo de reversão
da energia ocasiona o aumento de tensão devido à baixa carga e alta penetração de energia fotovoltaica, condição esta que ocorre durante os períodos de maior incidência solar, ao
meio-dia, e as altas impedâncias nos cabos da rede de distribuição e/ou ramal do usuário,
mesmo em penetrações muito baixas de energia através dos PV, ocasionam a elevação da
tensão, podendo provocar o desequilíbrio entre as fases.
Os diversos estudos analisados por (AZIZ et al., 2017) consideraram a interconexão
dos PV à RDBT com fator de potência unitário, sendo identificada uma variação da tensão
entre 3% a 10%. Segundo (AZIZ et al., 2017), na literatura estudada não existe uma definição
única para os limites de penetração da geração de energia através de PV nas RDBT que seja
unanimemente acordada. No entanto, os autores ressaltam que mesmo extrapolando os níveis
da tensão na RDBT, estes, em certas condições, podem ser evitados mesmo com altos níveis
de penetração de energia através dos PV (cerca de 90% da carga máxima do alimentador
na rede distribuição eram toleráveis para os cenários 1, 2 e 3, respectivamente, em termos
de violações de tensão (MOHAMMADI; MEHRAEEN, 2017)). Desse modo, o aumento da
tensão está relacionado à posição e concentração dos PV ao longo do alimentador. Porém,
segundo (AZIZ et al., 2017), é possível integrar um grande número de PV sem grandes
mudanças nos parâmetros da RDBT, desde que estudando cuidadosamente a potência de
geração, a localização e a concentração dos PV ao longo do comprimento do alimentador.
Os estudos apresentados em (ALBOAOUH et al., 2018a), (ALBOAOUH et al.,
2018b) e (SINGH et al., 2019) descrevem um sistema de distribuição com uma alta penetração de sistemas fotovoltaicos com proposta para controle centralizado através de simulações
de seus algoritmos. O processo de monitoramento da energia é realizado pelos autores através das leituras nos barramentos de média tensão nas redes de distribuição e na subestação
3.4
Estudos sobre os impactos da injeção de energia fotovoltaica
36
de energia principal com o objetivo de controlar os níveis de tensão. O processo consiste em
realizar a injeção da energia reativa capacitiva (VAR) em trechos na Rede de Distribuição
(RD) de média tensão de modo a controlar os níveis da tensão ao longo dos alimentadores
quando ocorrer a queda na geração fotovoltaica. Nesse sentido, nos estudos apresentados
por (IBRAHEM et al., 2019) e (VARGAS et al., 2018), utilizou-se o software MATLAB30
Simulink31 com objetivo de demostrar a ocorrência das anomalias provocadas pela alta penetração de energia através da geração de PV nos barramentos e alimentadores de média
tensão, tais como subtensão, sobretensão e variações da tensão quando injetada ou retirada
cargas de alta potência, sejam elas capacitiva, resistiva ou indutiva.
O estudo apresentado por (PUNYACHAI et al., 2014) realiza um processo de simulação através dos softwares PSCAD32 e PVWatts33 com o objetivo de identificar: o problema
de sobretensão nas redes de distribuição de baixa tensão e média tensão quando ocorre o alto
nível de penetração de energia através dos PV no telhado; o desequilíbrio de corrente e tensão em sistemas de distribuição trifásicos na rede de baixa tensão; as consequências quando
a geração fotovoltaica é instalada em uma rede de distribuição em baixa tensão, quando
esta possui uma alta impedância nos cabos alimentadores, conforme citado nos estudos de
(THOMAS et al., 2018) e (PUNYACHAI et al., 2014); e quando existe uma alta resistência
de curto-circuito no transformador, o que provoca uma elevação dos níveis de tensão. Outro
fator ressaltado pelo estudo dos autores (PUNYACHAI et al., 2014) é a existência, durante o
maior período de geração de energia através dos PV, de uma baixa demanda por energia que
contribui para o DT devido à maioria dos inversores implementados no estudo ser do tipo
30 MATLAB é uma plataforma de programação e computação numérica usada por milhões de engenheiros e
cientistas para analisar dados, desenvolver algoritmos e criar modelos. Desenvolvedor: MathWorks Inc.
31 O Simulink é um software que possui um editor gráfico, bibliotecas de blocos personalizáveis e solucionadores para modelar e simular sistemas dinâmicos. Permite ser integrado ao MATLAB, incorpora algoritmos
do MATLAB aos modelos e exporte os resultados da simulação para o MATLAB para análise posterior. O
software proporciona a criação do projeto e a sua simulação do sistema antes de mudar para o hardware, assim
como projetar, analisar e testar arquiteturas de sistema e software. Desenvolvedor: MathWorks Inc.
32 PSCAD é um software de simulação de sistemas de potência desenvolvido no Canadá pela ManitobaHVDC. Sendo ideal para a análise de transitórios eletromagnéticos associados a: cabos e Linhas de Transmissão; grandes cargas industriais não-lineares; acionamentos com eletrônica de potência; faltas assimétricas;
geração de energia distribuída; máquinas rotativas; sistemas FACTS/HVDC; energia Eólica; e sistemas fotovoltaicos.
33 PVWatts é um software online gratuito que estima a produção de energia e o custo da energia de sistemas
de energia fotovoltaica (PV) conectados à rede em todo o mundo. Ele permite que proprietários de residências,
proprietários de pequenos prédios, instaladores e fabricantes desenvolvam facilmente estimativas do desempenho de instalações fotovoltaicas potenciais. Desenvolvedor: National Renewable Energy Laboratory (NREL).
3.4
Estudos sobre os impactos da injeção de energia fotovoltaica
37
monofásico e adotarem o Fator de Potência34 (FP) unitário.
O estudo apresentado por (AL-SHETWI et al., 2020) demostra os requisitos relacionados à estabilidade de tensão, de frequência e à qualidade de energia, conforme ajustes
nos parâmetros de energia ativa e reativa em relação à estabilidade da rede. Os autores (ALSHETWI et al., 2020) ressaltam que as condições climáticas podem impactar a estabilidade,
qualidade e confiabilidade da RDBT e que a geração de energia através dos PV ou eólica
com injeção ou absorção da corrente reativa são importantes para garantir a estabilidade do
sistema de potência, durante distúrbios e condições anormais da tensão. Portanto, correntes
reativas devem ser injetadas na rede principal para auxiliar na recuperação da tensão e manter
a estabilidade do sistema de potência durante as falhas e permanecer conectados e operar de
forma semelhante aos geradores síncronos tradicionais (AL-SHETWI et al., 2020) e (OON
et al., 2018).
Além disso, (AL-SHETWI et al., 2020) citam que alguns países estabelecem um valor para o fator de potência de avanço e atraso para qualquer usina fotovoltaica conectada
a uma rede de baixa tensão, a exemplo: Alemanha, Itália, China e África do Sul que especificam um fator de potência de avanço / atraso para 0,95; a irlanda especifica um fator de
potência de avanço / atraso para 0,835; a Malásia especifica um fator de potência de avanço
/ atraso para 0,9; e a Espanha especifica um fator de potência de avanço / atraso para 0,85.
Segundo os autores (AL-SHETWI et al., 2020), a tensão é considerada estável quando dentro de limites aceitáveis, normalmente 0,9 a 1,1 pu35 , caso contrário, deverá ser aplicado
o controle de tensão através da potência reativa, de modo a regular o fator de potência FP
no ponto de interconexão. Os autores (AL-SHETWI et al., 2020) ressaltam que geralmente
os países fixam o Desequilíbrio de Tensão (DT) nos limites entre 1% e 2% e que o estudo
investigou a tendência atual de fontes de energia renováveis em todo o mundo, e pesquisou
e comparou os vários requisitos e padrões recentes com relação à integração das fontes de
energia renováveis na RDBT para garantir a sua estabilidade. Ainda mais, destacam que o
34 O Fator de Potência (FP) é a razão entre a potência ativa e a potência aparente. Ele indica a eficiência do
uso ou geração da energia. Um alto fator de potência indica uma eficiência alta e inversamente, um fator de
potência baixo indica baixa eficiência energética.
35 O sistema “por unidade”, ou, mais brevemente, sistema p.u., consiste na definição de valores de base para
as grandezas (tensão, corrente, potência, etc.), seguida da substituição dos valores das variáveis e constantes
(expressas no Sistema Internacional de unidades) pelas suas relações com os valores de base pré-definidos. Para
uma grandeza G o valor em p.u. numa base Gb obtém-se então através da expressão Gpu = G / Gb. (MATOS,
2003)
3.4
Estudos sobre os impactos da injeção de energia fotovoltaica
38
Operador do Sistema de Distribuição (OSD) têm um desafio que é manter as tensões da RD
dentro dos limites seguros em diferente situações de operação, e uma das soluções envolve
a regulação do fator de potência no ponto de conexão do empreendimento com a rede da
distribuidora usando a potência ativa ou a tensão do terminal. Portanto, os autores reforçam
que a integração em grande escala das Fontes de Energias Renováveis (FERs) pode resultar
em problemas de qualidade de energia, ainda que padrões e regulamentos tenham sidos aplicados em vários países para garantir uma boa qualidade de energia proveniente. Sendo as
principais preocupações com a qualidade da energia associadas à integração de FERs são os
transientes de tensão, harmônicos, oscilações e desequilíbrio de tensão.
Os autores em (BAYER et al., 2018) apresentaram a experiência alemã de integração
de sistemas fotovoltaicos em redes de baixa tensão. Concluíram que os principais problemas
relatados pelos OSDs foram: a necessidade de mais monitoramento dos níveis de tensão ao
longo da RDBT e o fluxo máximo de corrente reversa para os transformadores configurados
para fornecer uma demanda máxima de energia. Portanto, o presente estudo propõe a utilização da infraestrutura de iluminação pública para monitorar os níveis de tensão e identificar
a direção do fluxo de corrente em tempo real com baixo investimento.
3.4.1
Analogia entre o estudo proposto e literatura apresentada
A RSL realizada por (AZIZ et al., 2017) e os estudos simulados por (ALBOAOUH
et al., 2018a), (ALBOAOUH et al., 2018b), (SINGH et al., 2019), (IBRAHEM et al., 2019)
e (VARGAS et al., 2018) ressaltam métodos de monitoramento centralizado em pontos distintos na rede de distribuição e a sua importância para manter a qualidade da tensão entregue
aos clientes. Ao propor desenvolver um método de cálculo considerando também os estudos
de (PUNYACHAI et al., 2014) e (THOMAS et al., 2018) os quais afirmarão que as impedâncias dos cabos da rede de distribuição podem contribuir para a elevação da tensão na rede
de distribuição em baixa tensão, sendo ainda impactada pela alta resistência de curto-circuito
do transformador. Além disso, a RSL dos autores (AL-SHETWI et al., 2020) ressaltam que
as Fontes de Energias Renováveis (FERs) ainda que padrões e regulamentos tenham sidos
aplicados em vários países para garantir uma boa qualidade de energia, constam entre as
principais preocupações o Desequilíbrio de Tensão (DT) na rede de distribuição, e segundo
(BAYER et al., 2018) existe dificuldades em identificar o fluxo da corrente reversa ao longo
3.4
Estudos sobre os impactos da injeção de energia fotovoltaica
39
da RDBT. Ocasionado pelas variações na energia injetada nos nós da rede de distribuição
devido a sua natureza intermitente (MOHAMMADI; MEHRAEEN, 2017).
Assim, ao utilizar o método de cálculo que utilizar a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) para realizar tratamento inicial dos dados a serem aplicados em um dos métodos
da IEEE 1159 (IEEE 1159, 2019), pretende-se verificar os tipos de Desequilíbrio da Tensão
(DT) e identificar o sentido do fluxo de corrente na rede de distribuição (RD) por intermédio
de um experimento aleatório.
Apesar das vantagens e avanços dos sistemas da literatura apresentados na Tabela
3, nenhum deles utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) para calcular o fluxo
de corrente inversa, e para calcular o Desequilíbrio da Tensão (DT) em uma Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) com ou sem a injeção de energia através dos Painéis
Fotovoltaicos (PV). A interligação do monitoramento da injeção de energia fotovoltaica com
a tecnologia de telegestão dos relés da IPu pode proporcionar uma melhor qualidade de vida
à população, junto no desenvolvimento de políticas públicas que auxiliaram nas regulamentações e normas técnicas no setor elétrico, bem como auxiliar na futura aquisição de dados
para os trabalhos acadêmicos ao utilizar-se do método de cálculo da Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) com base nos trabalhos relacionados.
Por intermédio do conceito de cidades inteligentes unido ao universo do CyberPhysical System (CPS), a interação entre as tecnologias de monitoramento do Desequilíbrio
da Tensão (DT), de estimativa e identificação do sentido do fluxo da corrente elétrica, nas
áreas urbanas, poderão proporcionar o aumento da qualidade da energia fornecida por meio
da redução dos impactos negativos oriundos da geração de energia distribuída na rede de
baixa tensão.
4 Materiais e métodos
4
40
Materiais e métodos
No Brasil a ANEEL através da Norma PRODIST36 , Módulo 8 (ANEEL, 2022) ado-
tou por meio da Norma 1159 (IEEE 1159, 2019), dois métodos para mensurar o Desequilíbrio da Tensão (DT), o método das componentes simétricas e o método Cigré, sem as
componentes simétricas, para mensurar o Desequilíbrio de Tensão (DT) nas redes de distribuição em baixa tensão, mas estabeleceu o limite de 3%, diferentemente da Norma 1159
(IEEE 1159, 2019) internacional que adota o limite de 2%.
A pesquisa proposta pretende monitorar a qualidade da tensão em um sistema trifásico na Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) utilizando a infraestrutura já existente
do sistema de telegestão da Iluminação Pública (IPu). Nesse processo de monitoramento é
planejado analisar os seis primeiros dos oito tipos de Desequilíbrios de Tensão (DT) conhecidos na literatura científica e descritos por (PAULILO, 2013), (PILLAY et al., 2002) e (LEE,
1999) na Rede de Distribuição (RD), os quais:
1. Desequilíbrio de subtensão monofásico 1 Φ (Volts)
2. Desequilíbrio de subtensão de duas fases 2 Φ (Volts)
3. Desequilíbrio de subtensão de três fases 3 Φ (Volts)
4. Desequilíbrio de sobretensão monofásica 1 Φ (Volts)
5. Desequilíbrio de sobretensão de duas fases 2 Φ (Volts)
6. Desequilíbrio de sobretensão de três fases 3 Φ (Volts)
7. Deslocamento de ângulo de fase única desigual 1 Φ (Amperes)
8. Deslocamento de ângulo de duas fases desigual 2 Φ (Amperes)
Além disso, o método de cálculo permite estimar o valor e identificar o sentido do
fluxo da corrente na RDBT nos logradouros que possui o sistema de Geração Distribuída
(GD). Segundo (BAYER et al., 2018), quando o fluxo de corrente reverso é superior a potência do transformador, existe uma sobrecarga no equipamento, podendo esta sobrecarga
36 Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST) são docu-
mentos elaborados pela ANEEL e normatizam e padronizam as atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho dos sistemas de distribuição de energia elétrica. Disponível em: https://www.gov.br/
aneel/pt-br/centrais-de-conteudos/procedimentos-regulatorios/prodist, Acessado em: 25 de março de 2023.
C
41
4 Materiais e métodos
ocorrer também nos cabos da rede de distribuição, sendo necessário redimensioná-los para
minimizar as perdas excessivas por distribuição, ocasionadas pela expansão da GD.
O diagrama de bloco da Figura 9 ilustra os materiais e métodos necessários para
realizar o experimento da pesquisa e demostrar a aplicação do método de cálculo utilizando
a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) em comparação ao método tradicional que
utiliza um Analisador de Energia (AE) para identificar o Desequilibro da Tensão (DT) na
RDBT, bem como no métodos de cálculo é apresentado o valor estimado e o sentido do
fluxo da corrente.
K%
Geração
Fotovoltaica
Infraestrutura
da Iluminação
Analisador de
energia
Método
Cigré
GPS
Luminária
s
Substituição de
seis luminárias
𝑽 =
GPRS
Relé
Internet, Cloud
Server, e Web
Sensores e
comunicação
𝝆 .𝑳 .𝑰
𝑺
Método de
Cálculo
K%
Método
Cigré
Desequilíbrio
da Tensão
Legenda:
Geração e injeção de energia na rede de distribuição
Coleta de dados usando o analisador de energia.
Coleta de dados usando a Infraestrutura de Iluminação Pública
GPRS para comunicação com a Internet e servidor em nuvem
Figura 9: Diagrama de fluxo de materiais e métodos do estudo realizado. Fonte: O autor.
A estrutura deste Capítulo está organizada da seguinte forma, na Seção 4.1 descreve
os tipos de Métodos utilizados para o mensurar o DT e a escolha de um método em função das
suas delimitações, a ser aplicado posterior ao método de cálculo que utiliza a IIPu. Na Seção
4.2 é apresenta as equações de circuitos polifásico que são aplicadas em função do modo em
que o dados são coletados. Na Seção 4.3 é apresenta por intermédio de dois diagramas de
blocos, os modos utilizados para realizar a coleta dos dados a serem aplicados no método
4.1
Métodos para mensurar o desequilíbrio da tensão
42
de cálculo e posteriormente em um dos Métodos expostos na Seção 4.1 que mensuram o
DT. Na Seção 4.4 demostra o desenvolvimento do método de cálculo realizado por este
autor através da confluência da 1º e 2º Lei de Ohm, incluído as particularidades dos dados
obtidos através da IIPu, sendo exposto a sua aplicabilidade em um diagrama de bloco. Na
Seção 4.5 é apresentado o processo sincronização e os procedimentos para calcular o fator
de correção a serem aplicados nos relés em relação ao analisador de energia. Na Seção 4.6
é apresentado os locais nos logradouros em que estão instalados os geradores de energia do
tipo fotovoltaicos e as suas características técnicas. Por fim, na Seção 4.7 é apresentada uma
síntese da instalação, operação, monitoramento, coleta dos dados, utilização do analisador
de energia em paralelo com a aplicação do método de cálculo apresentado na Seção 4.4 para
que ambos os processos de coleta dos dados sejam aplicados nas equações polifásicas da
Seção 4.2 e posteriormente ao método definido na Seção 4.1.
4.1
Métodos para mensurar o desequilíbrio da tensão
O autor deste estudo selecionou, a princípio, três métodos em comum que foram
estudados por (RODRIGUEZ et al., 2015), (TORREZAN et al., 2018) e (TEODORO, 2005),
(a) Método das componentes simétricas (IEEE, STD 1159), (b) Método Cigré definido pela
(IEEE, STD 1159) que é sem as componentes simétricas e (c) Método NEMA, das quais
somente as duas primeiras foram estudas por (PAULILO, 2013).
(a) Método das componentes simétricas (IEEE 1159, 2019).
Segundo (TORREZAN et al., 2018), o método das componentes simétricas dimensiona o fator K através da decomposição das tensões de fase em três sequências equilibradas, a sequência positiva, negativa e zero.
A expressão a seguir determina o fator K que é dado por:
K% =
V−
· 100
V+
(1)
No qual:
V− é a magnitude da tensão de sequência negativa (valor Root Mean Square (RMS), e;
V+ a magnitude da tensão de sequência positiva (valor RMS).
4.1
43
Métodos para mensurar o desequilíbrio da tensão
(b) Método Cigré, sem as componentes simétricas (IEEE 1159, 2019).
Em (RODRIGUEZ et al., 2015) os autores ressaltam que um dos principais problemas apresentados em campo é a impossibilidade de determinar os componentes da
sequência quando se tem apenas medidores RMS, porém o Desequilíbrio da Tensão
(DT) pode ser calculado utilizando apenas os valores RMS da tensão fase-fase sem o
ângulo, ao aplicar a equação 2 que mensura o DT e equação 3 que produz β :
s
K% = 100 ·
1−
p
3 − 6β
1+
p
3 − 6β
(2)
Sendo:
β=
Vab 4 +Vbc 4 +Vca 4
(Vab 2 +Vbc 2 +Vca 2 )2
(3)
(c) Método NEMA (NEMA, 2016).
O método NEMA (National Equipment Manufacturer’s Association) define o DT através de um índice conhecido como Line Voltage Imbalance Percentage ou Percentual
de Desequilíbrio de Tensão de Linha (NEMA, 2016), calculado da seguinte forma:
K% =
max|Vab −Vm ,Vbc −Vm ,Vca −Vm |
· 100
Vm
(4)
Vab +Vbc +Vca
3
(5)
Sendo:
Vm =
Diante dos Métodos apresentados foi necessário selecionar um que permita utilizar os
dados obtidos através da Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu), por meio dos relés de
telegestão desenvolvido por este autor, os quais permitem realizar o monitoramento na Rede
de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) dos níveis das tensões em RMS, sem as componentes simétricas. Diante desta limitação foi definido a utilização do Método Cigré por meio
das equações 2 e 3 as quais foram empregadas posteriormente a aplicação do método de
cálculo proposto por este autor, demostrado na Seção 4.4 para mensurar o Desequilíbrio da
Tensão (DT) no ponto de iluminação definido como referência. Ademais, a ANEEL já utiliza o Método Cigré da (IEEE 1159, 2019), conforme procedimentos da PRODIST (ANEEL,
2022), a qual estabelece os níveis da qualidade da energia no Brasil.
44
4.2
Equações de circuitos polifásico
4.2
Equações de circuitos polifásico
As RDBT chamadas de circuitos polifásico, geralmente consistem em quatro con-
dutores, um dos quais é o terra (neutro), enquanto os outros três (fases) são usados para
transmitir a energia em Tensão e Corrente Alternada (CA) (IRWIN, 1999), (GIANCOLI,
2008) e (TEODORO, 2005). É importante evidenciar que todas as fontes de tensão polifásica é um fonte trifásica em equilíbrio (IRWIN, 1999), de modo que o valor da corrente que
circula no condutor neutro é zero.
Assim, é possível realizar a superposição que as três fases de tensões equilibradas
apresentam uma defasadas entre si em 120° (GIANCOLI, 2008), (TEODORO, 2005) e
(IRWIN, 1999):
V0
Van = √ . cos ωt
2
(6)
V0
Vbn = √ . cos(ωt + 4π/3)
2
(7)
V0
Vcn = √ . cos(ωt + 2π/3)
2
(8)
Os equipamentos elétricos utilizados para medir os níveis de tensão das fases coletam
os valores em Root Mean Square (RMS) que é a tensão de cada fase em relação ao neutro ou
entre fases. Assim, a tensão entre cada fase e neutro com os valores em Root Mean Square é
dada pela equação 9, e que ao examinar a leitura instantânea das tensões para t = 0, obtêm-se
os ângulos de seus fasores37 .
V0
Vrms = √
2
(9)
Portanto, ao aplicar os termos é descrita as seguintes expressões para identificar a
tensão de cada fase em ralação ao neutro e seus fasores para Van , Vbn e Vcn (RODRIGUEZ et
al., 2015), (TEODORO, 2005) e (IRWIN, 1999):
Van = Vrms ∠0◦
(10)
Vbn = Vrms ∠240◦
(11)
37 Fasor ou Fasores. Em física e engenharia, um vetor de fase ou fasor, é uma representação de uma função
senoidal cuja amplitude (A), frequência angular (ω) e fase (θ ) são invariantes no tempo. Douglas C. Giancoli
(1989). Physics for Scientists and Engineers. p.803 [S.l.]: Prentice Hall. ISBN 0-13-666322-2
4.3
Diagramas para coleta dos dados utilizados no cálculo do desequilíbrio da tensão 45
Vcn = Vrms ∠120◦
(12)
Para obter os valores das tensões de fase-fase (linha) de Vab , Vbc e Vca , substitui-se
os valores das equações Eq. 10, Eq. 11 e Eq. 12, nas equações Eq. 13, Eq. 14 e Eq. 15
(RODRIGUEZ et al., 2015) e (IRWIN, 1999).
Vab = Van −Vbn
(13)
Vbc = Vbn −Vcn
(14)
Vca = Vcn −Van
(15)
Estas são as tensões entre fases (linha) que devem ser aplicadas nos três métodos
descritos na Seção 4.1, caso os instrumentos ou equipamentos só realizem as leituras e/ou
coletas das tensões entre fase e neutro. Na proposta apresentada foi necessário utilizar as
equações polifásica posterior ao método de cálculo apresentado na Seção 4.4, para obter as
tensões entre as fases (linha) devido os Relés de Telegestão (RT) somente obterem os valores
das tensões entre fase e neutro na Rede de Distribuição (RD).
4.3
Diagramas para coleta dos dados utilizados no cálculo do desequilíbrio da tensão
Para a realizar o monitoramento do Desequilíbrio da Tensão (DT) em pontos especí-
ficos na rede de distribuição atualmente é necessário a instalação de um analisador de energia
ou três voltímetros, sendo o primeiro utilizado para coletar as leituras por longo período e
o segundo somente para verificar se o desequilibro da tensão, é de forma constante. Estes
equipamentos são instalados fisicamente para monitorar a tensão das três fases com o neutro
em um determinado ponto na rede de distribuição, podendo identificar o sentido do fluxo da
corrente.
Sendo demonstrado no item: a) o diagrama de bloco que utiliza o analisador de
energia para coletar os dados; e no item b) o diagrama de bloco que utiliza três voltímetros
para realizar as leituras em campo.
a) A Figura 10 apresenta um diagrama de bloco para coleta de dados através do analisa-
Diagramas para coleta dos dados utilizados no cálculo do desequilíbrio da tensão 46
dor de energia, cujas informações podem ser aplicadas no Método da Norma 1159 da
IEEE (IEEE 1159, 2019) com a utilização das componentes simétricas ou no Método
Cigré que não utiliza as componentes simétricas (IEEE 1159, 2019), para mensurar
de forma percentual o DT. Este tipo de coleta de dados é utilizado para identificar o
desequilibro da tensão por um longo período.
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
Analisador de Energia
Cigre
IPs (𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐 )
Analisador
de Energia
4.3
K%
Método Cigré
Figura 10: Fluxograma de coleta dos dados quando utilizado o analisador de energia
e aplicação nos Métodos da IEEE 1159 (IEEE 1159, 2019). Fonte: O autor.
No Brasil o período definido para a realização das leituras e coleta dos dados é regulamentado através da norma PRODIST da ANEEL, na qual os indicadores individuais deve compreender o registro de 1008 leituras válidas obtidas em intervalos
consecutivos (período de integralização) de 10 minutos cada, podendo ser adicionados intervalos de modo consecutivamente (ANEEL, 2022).
b) A Figura 11 apresenta um diagrama de bloco que simboliza três voltímetros para realizar as leituras dos níveis de tensão, entre fase-fase com aplicação direta no Método
Cigré (IEEE 1159, 2019), ou entre as fases e o neutro utilizando as equações polifásica da Seção 4.2 para calcular as tensões de fase-fase, e assim aplicar os valores das
leituras no Método Cigré (IEEE 1159, 2019) para mensurar o DT. Este tipo de coleta
é utilizando quando o desequilibro da tensão é constante na rede.
4.4
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
47
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
Voltímetros
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
Equações
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
Cigre
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
Equações
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
Voltímetros
IPs (𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐 )
K%
Método Cigré
Figura 11: Fluxograma de coleta dos dados que manuseia três voltímetros, em seguida utiliza as equações polifásica e por fim aplica o Método Cigré (IEEE 1159,
2019). Fonte: Elaborado pelo autor.
4.4
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
4.4.1
Conceito de queda de tensão
O estudo é realizado de forma simplificada e desconsidera o efeito magnético sobre
os condutores, deste modo é possível calcular a queda de tensão de forma tolerável usando os
valores de resistência dos condutores através da confluência da 1º e 2º Lei de Ohm, descritas
nas equações 16 e 17:
V = R.I
(16)
ρ .L
S
(17)
R=
Onde,
V – Tensão do ponto inicial da rede (v);
R – Resistência (Ω);
I – Corrente elétrica (A);
S – Seção transversal do condutor (mm2 );
L – Comprimento do cabo no trecho entre os pontos analisados (m);
ρ – Resistividade do condutor (Ω . mm2 /m).
4.4
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
48
A queda de tensão depende diretamente da resistência elétrica R que é uma propriedade do corpo e da corrente elétrica que circula por este. Essa propriedade depende de fatores
geométricos, como o comprimento e da área transversal do corpo, mas também depende de
uma grandeza chamada de resistividade ρ. Tal grandeza relaciona-se exclusivamente ao material do qual um corpo é formado, assim para o condutor de cobre o valor corresponde a
0,0178 Ω . mm2 /m e para o condutor de alumínio corresponde a 0,0282 Ω . mm2 /m, ambos
os valores obtidos a uma temperatura de 20◦ C (OHRING, 1995). Portanto, a junção das
duas equações 16 e 17, proporciona identificar o valor da queda de tensão ∆V provocada
pela passagem da corrente neste corpo representada na equação 18.
∆V =
ρ .L.I
S
(18)
Onde,
∆V – Valor da queda de tensão (v).
Para poder obter o percentual da queda de tensão em uma rede de distribuição é
necessário identificar a formação do circuito, portanto é atribuído uma constante k a equação
18, que multiplicará o comprimento L do cabo em função dessa formação, cujo valor para k
√
em uma rede monofásica é 2, e para uma rede trifásica com neutro é 3. Portanto, a equação
19 apresenta um meio de como mensurar o percentual de queda de tensão para um circuito
monofásico ou trifásico com neutro, por meio da equação 18:
δV % =
k.ρ .L.I
· 100
S .V
Onde,
δ – Valor percentual da queda de tensão (%);
k – Constante em função da formação do circuito;
ρ – Resistividade do condutor (Ω . mm2 /m);
L – Comprimento do cabo no trecho entre os pontos analisados (m);
I – Corrente elétrica (A);
S – Seção transversal do condutor (mm2 );
V – Tensão do ponto inicial da rede (v).
(19)
4.4
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
49
Além disso, ∆V pode ser também obtido como o valor real de queda de tensão dada
pela equação 20.
∆V =
4.4.2
δV ·V
100
(20)
Desenvolvimento do método de cálculo a partir do conceito de queda de tensão
O conceito de queda de tensão definido na Seção 4.4.1 em que possibilita calcular
de forma simples desconsiderando o efeito magnético sobre os condutores, com base neste
conceito o método de cálculo apresentado proporciona uma nova abordagem para aquisição
dos dados para mensurar o Desequilíbrio da Tensão (DT) por meio do método Cigré (IEEE
1159, 2019), além disso, é possível determinar o sentido e fluxo da corrente em uma Rede
de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT). O método de cálculo consiste em determinar os
níveis de tensão a partir da escolha de um ponto da iluminação que esteja compreendido
dentro do trecho em que estão instalados os seis relés de telegestão das luminárias, cuja
função é realizar a coleta dos dados (níveis de tensão) de forma síncrona das três fases em
relação ao neutro na rede de distribuição.
Além disso, outras informações técnicas serão coletadas referente ao logradouro no
qual está instalada a rede de distribuição a ser analisada, dentre elas: (I) a distância entre os
postes da rede de distribuição em baixa tensão; (II) as seções transversais de cada condutor
elétrico ao logo da rede de distribuição; (III) o tipo de resistividade do condutor elétrico;
e por fim, (IV) os seis pontos de iluminação (luminárias) que possui a formação em pares
para cada uma das três fases, a exemplo: os três primeiro pontos de iluminação ligados na
sequenciada entre as fases e neutro em Van , Vbn e Vcn e as três últimos pontos de iluminação
respectivamente na mesma sequencia.
Recomenda-se que a coleta dos dados (perfis de tensão) seja realizada em ramos principais do transformador, iniciado pelo ponto de iluminação em que está instalado o transformador, até que o procedimento possibilite a instalação dos seis pontos de Iluminação Pública
(IPu) no mesmo sentido do ramo. A figura 12 descreve através de um diagrama a forma da
qual é realizada aquisição dos dados para o início do tratamento por meio do método de
cálculo, que em seguida é utilizada as equações dos circuitos polifásicos, e por fim aplicado no Método Cigré (IEEE 1159, 2019), o qual não utiliza as componentes simétricas para
mensurar o Desequilíbrio da Tensão (DT).
4.4
50
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
O desenvolvimento do método de cálculo tem como base a Equação 19 que apresenta
o valor da queda de tensão. Assim, isola-se o termo para calcular a corrente estimada do circuito em função da diferença de potencial entre os dois pontos de iluminação que estão na
mesma fase da rede da distribuição (VanP ↔ VanP+g ), (VbnP ↔ VbnP+g ) e (VcnP ↔ VcnP+g ), separados por uma distância que normalmente não varia, assim como as seções do condutores
elétricos e sua resistividade. Por conseguinte, obtém-se o termo da corrente I estimada que
circula no condutor elétrico em uma fase na rede de distribuição expressa na Equação 21.
I=
δV .V . S
100 . k . ρ . L
(21)
Assim, aplica-se como a primeira parte do método, a Equação 21 para calcular a
corrente em função da Diferença De Potencial (DDP) no ramo de cada fase na Rede de
Distribuição (RD), sendo definido que os níveis de tensão das fases serão obtidos no mesmo
intervalo de tempo com a finalidade de manter o sincronismo na coleta dos dados. Ademais,
todos os Relés de Telegestão (RT) utilizados na Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
possuem um Real Time Clock (RTC) para informar a data e horário das leituras.
Ressalta-se que ao utilizar Equação 21, e ao adotar o ponto inicial o transformador de
energia, é possíveis estimar o valor da corrente elétrica e o seu sentido. De modo que quando
o seu valor for negativo é identificado o fluxo de corrente reversa para o transformador.
g
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛(𝑃𝑃+𝑔𝑔)
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏8 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑛𝑛7
8
7
6
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎 = 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛7
5
Relé 3C
Fase C
4
3
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛𝑃𝑃
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛𝑃𝑃
Cálculo da Tensão da 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
Cálculo da Tensão da 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
Cálculo da Tensão da 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉
(𝑃𝑃+𝑔𝑔)
𝑉𝑉
𝑏𝑏𝑛𝑛
Fase B da Rede de
Fase A da Rede de
Fase C da Rede de
𝑎𝑎𝑛𝑛 (𝑃𝑃+𝑔𝑔)
Distribuição
Distribuição
Distribuição
𝑉𝑉
𝑐𝑐
𝑆𝑆𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝐿𝐿𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝜌𝜌 𝑘𝑘 Σ𝐿𝐿[𝑖𝑖,𝑖𝑖+1]
𝑖𝑖=[3,9] 𝑖𝑖=[3,9]
𝑖𝑖=[3,9]
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛 = 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛9 + 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐9 𝑉𝑉𝒚𝒚𝑛𝑛𝑅𝑅𝑅𝑅
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛 = 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛9 + 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐9 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑛𝑛7
𝑆𝑆𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝐿𝐿𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝜌𝜌 𝑘𝑘 Σ𝐿𝐿[𝑖𝑖,𝑖𝑖+1]
𝑖𝑖=[2,8] 𝑖𝑖=[2,8]
𝑖𝑖=[2,8]
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛8 + 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏8 𝑉𝑉𝒚𝒚𝑛𝑛𝑅𝑅𝑅𝑅
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛8 + 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏8 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑛𝑛7
Método de cálculo que utiliza infraestrutura de iluminação pública
𝑆𝑆𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝐿𝐿𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝜌𝜌 𝑘𝑘 Σ𝐿𝐿[𝑖𝑖,𝑖𝑖+1]
𝑖𝑖=[1,7] 𝑖𝑖=[1,7]
𝑖𝑖=[1,7]
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛 = 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛7 + 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎7 𝑉𝑉𝒚𝒚𝑛𝑛𝑅𝑅𝑅𝑅
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛 = 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛7 + 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎7 𝑉𝑉𝒂𝒂𝑛𝑛𝑅𝑅𝑅𝑅
Ponto de Referência
IPu (𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛2 )
Relé 2B
Fase B
IPu (𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛1 )
Relé 1A
Fase A
Número de pontos
de iluminação
pública (P)
2
1
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
Nota: O Ponto de Referência (PR) para cálculo do desequilíbrio de tensão só pode ser adotado entre os pontos 3 e 7, g corresponde
a os gaps que separam os relés que fazem a leitura da tensão da mesma fase, e y corresponde a fase da adotada PR.
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
Cigré
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛𝑃𝑃
Relé 4A
Fase A
IPu (𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛3 )
Ponto de
Referência
(PR)
Equações
polifásicas
9
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐9 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑛𝑛7
Relé 5B
Fase B
IPu (𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛7 )
Equações
polifásicas
Relé 6C
Fase C
IPu (𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛8 )
(PR)
Equações
polifásicas
IPu (𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛9 )
(PR)
(PR)
(PR)
(PR)
Transformador
de Energia
𝐾𝐾%
51
Figura 12: Fluxograma de coleta dos dados, realizada por meio da infraestrutura iluminação pública que utiliza os relés de telegestão, cujos
dados seguem para processamento e inserção no método de cálculo, a ser aplicado nas equações polifásicas e, por fim, inseridos no Método
Cigré. Fonte: Elaborado pelo autor.
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
𝑆𝑆[7,8] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[6,7] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[5,6] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[4,5] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[3,4] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[2,3] =54𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[1,2] =54𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
𝐿𝐿[7,8] =36,70m 𝐿𝐿[6,7] =39,40m 𝐿𝐿[5,6] =40,50m 𝐿𝐿[4,5] =31,00m 𝐿𝐿[3,4] =48,70m 𝐿𝐿[2,3] =31,50m 𝐿𝐿[1,2] =40,00m
4.4
𝑆𝑆[8,9] =21mm²
𝐿𝐿[8,9] =35,40m
4.4
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
52
Portanto, desconsiderando o efeito magnético sobre os condutores, pelo que é possível calcular a queda de tensão de forma tolerável utilizando os valores de resistência dos
condutores através da 1ª e 2ª Lei de Ohm. Na figura 12 descreve as ligações elétricas na rede
de distribuição da rua, considerando os seguintes valores:
1) o valor de g corresponde ao número de vãos que separam os relés que efetuam as
leituras dos níveis de tensão entre as mesmas fases. Neste estudo, o valor do número
de vãos corresponde a 6, para as fases A, B e C;
2) os valores de tensão entre fase e neutro para a fase A (Van p ), fase B (Vbn p ), e fase C
(Vcn p ) correspondem aos pontos mais próximos do transformador, e VanP+g , VbnP+g , e
VcnP+g representam os valores de tensão entre fase e neutro para os pontos de iluminação mais afastados do transformador;
3) a distância (Li,i+1 ) entre os postes i e i + 1;
4) a secção transversal (Si,i+1 ) do cabo entre os postes i e i + 1;
5) a RDBT em estudo utiliza cabos de alumínio, portanto ρ = 0, 0282 (Ω . mm2 /m);
6) finalmente, k indica o tipo de rede, o valor considerado neste estudo é 1,73 representando uma rede trifásica com neutro.
É importante notar que o método de cálculo define um Ponto de Referência (PR)
para medir o desequilíbrio de tensão. O PR só pode ser definido entre as seções que executam
a monitoramento inicial (VanP , VbnP , VcnP ) e final (VanP+g , VbnP+g , VcnP+g ) dos níveis de tensão
nas três fases relativas ao neutro na RDBT. A figura 12 mostra os locais que podem ser
adaptados como pontos de referência identificados pela abreviatura PR. Ao definir o poste
7 como PR devido às leituras do nível de tensão tomadas pelo relé 4A, instalado na fase
A da RDBT, permitir aplicar diretamente os seus valores a Van . Portanto, uma vez que
Van = VanP+g , reduz-se os cálculos porque só é necessário calcular os valores para as fases B
e C.
O desenvolvimento do método de cálculo para mensurar o desequilíbrio de tensão
utilizando os dados de leitura dos relés, é descrito por intermédio de três equações:
4.4
Método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
53
• Na Equação 22 estima-se a corrente Ix que circula nos ramos da fase x e a sua direção
em função da Diferença De Potencial (DDP), onde m é a i-ésima leitura dos dados
coletados;
V −V
h
i
m
Li,i+1
Li,i+1
m .
.100 .
Vxn
+
.
.
.
+
S
P . Si,i+1 .
m
m
i,i+1
Li,i+1 +...+Li,i+1
Li,i+1 +...+Li,i+1
(22)
m
100.k.ρ.
L
+
.
.
.
+
L
i,i+1
i,i+1
xnP
Ix =
xnP+g
Vxn
P
Ao simplificar a Equação 22, obtêm-se as seguintes expressões algébricas, sendo a
primeira mais detalhada, e a segunda expressão resumida;
"
(VxnP −VxnP+g ) . Si,i+1 .
Ix =
!
Li,i+1
m .
+ . . . + Si,i+1
m
Li,i+1 + . . . + Li,i+1
m
k.ρ. Li,i+1 + . . . + Li,i+1
!#
m
Li,i+1
m
Li,i+1 + . . . + Li,i+1
Pf −1
L
i,i+1
(VxnP −Vxn(Pf ) ) . ∑ Si,i+1 . P −1
i=P
f
∑ Li,i+1
!i=P
Ix =
Pf −1
k.ρ .
∑ Li,i+1
i=P
Nestas duas últimas expressões da Equação 22, x é igual a A, B, ou C, P é o número
do poste de referência perto do transformador, e Pf é o número do poste de referência longe
do transformador (Pf = P +g); Cada fase tem dois postes de referência, quando x = A, P = 1,
quando x = B, P = 2, e quando x = C, P = 3;
• Na Equação 23, sendo a primeira expressão algébrica mais detalhada, e a segunda
expressão resumida, utiliza-se a corrente calculada na Equação 22 para identificar a
queda de tensão na rede da fase B, no poste 8 (relé 5B) até ao ponto de referência,
bem como na fase C, no poste 9 (relé 6C) até ao ponto de referência. O y em VxnP V ynRP
corresponde à fase do ponto de referência, neste caso, y = a;
VxnP V ynRP = "
Si,i+1 .
k . ρ . Li,i+1 . Ix
!
Li,i+1
m
Li,i+1 + . . . + Li,i+1
m .
+ . . . + Si,i+1
m
Li,i+1
m
Li,i+1 + . . . + Li,i+1
!#
(23)
4.5
54
Processo sincronização e cálculo do fator de correção
VxnP V ynRP =
k . ρ . LxnP ynRP Ix
Pf −1
L
i,i+1
∑ Si,i+1 . P −1
i=P
f
∑ Li,i+1
i=P
• Na equação 24 calcula-se a tensão para fase B (Vbn ) e fase C (Vcn ) no ponto de referência.
Vxn = VxnP +VxnP V ynRP
4.5
Processo sincronização e cálculo do fator de correção
4.5.1
Processo de sincronização dos relés de telegestão e do analisador de energia
(24)
Antes de iniciar o processo de calibração ou verificação do erro de cada um dos seis
relés em relação ao analisador de energia, foi realizado o processo de sincronização de todos
os dispositivos, a começar pelo ajuste manual do Real Time Clock (RTC) do analisador de
energia com o horário da plataforma WEB TIME.IS38 . Em seguida, iniciou-se o processo de
sincronização do RTC interno dos seis Relés de Telegestão (RT) durante o carregamento da
EEPROM Atmega328P.
Ressalta-se, ainda, que os seis relés possuem em sua programação interna um processo diário de sincronização realizado as 19 h 0 min 0 s. Além disso, este processo levou em
conta o tempo médio de 3,75 segundos, arredondado para 4 segundos, de forma que o tempo
total corresponde ao período de processamento das informações no dispositivo, somados à
resposta na comunicação com o servidor da Hostinger, incluindo o serviço M2M fornecido
pela empresa da META Telecom a qual é a responsável pela conexão com a internet via
operadora de telecomunicações da Claro39 .
4.5.2
Cálculo do fator de correção dos 6 relés em relação ao analisador de energia
O processo do cálculo do Fator de Correção (FC) tem início com a ligação de todos
os relés a um circuito em aberto, assim, são enviados comandos através do protocolo de
38 Time.is é um plataforma que exibe a hora exata, de acordo com o relógio atômico oficial para qualquer
fuso horário em 57 idiomas. O Time.is se baseia em dados de fusos horários do banco de dados IANA de fusos
horários. Disponível em: https://time.is/pt_br/, Acessado em: 25 de novembro de 2022.
39 Claro é uma concessionária de telefonia móvel, telefonia fixa, banda larga e TV por assinatura.
4.5
Processo sincronização e cálculo do fator de correção
55
comunicação SPI 40 ao CI CS5463, com a retirada do sinal CC e dos ruídos dos transdutores,
conforme procedimentos do fabricante, (CIRRUS LOGIC, 2021). Posteriormente, todos os
seis relés de telegestão e o analisador de energia são ligados na mesma fase e no mesmo
ponto de conexão elétrica para identificar os respectivos fatores de correção. Os resultados
obtidos são descritos no Capítulo 5.
Evidencia-se que o horário registrado pelos relés inclui o segundo em que ocorre a
saída da informação do módulo de comunicação dos relés, por meio do protocolo HTTP, de
modo que no segundo zero é realizado o processo das leituras e no segundo um é realizado
o envio das leituras ao servidor. Ademais, somente no relé 04 foi realizado o processo de
calibração em relação ao analisador de energia, através dos parâmetros do firmware, em
virtude de ser um processo demorado em função das limitações técnicas e considerando-se
que já se encontrava agendada a instalação dos relés na rede de distribuição para o dia 24 de
novembro as 14 horas, a qual já havia sido adiada uma vez devido a um defeito no circuito
regulador de tensão, que alimenta o RTC dos relés, os quais foram substituídos por outro
componente similar.
Por esses motivos, optou-se por identificar um Fator de Correção (FCr ) para cada relé,
a ser aplicado em suas leituras. O processo tem início a partir do módulo da Diferença (DFr )
entre os valores de Vae que correspondem às leituras da tensão do Analisador de Energia
(AE) em relação aos valores de Vr que são as leituras da tensão de cada Relé de Telegestão
(RT), por meio da Equação 25, em que r corresponde ao número do relé (r = [1, 6]).
DFr = |Vae −Vr |
(25)
Após obter o resultado da diferença entre cada leitura obtida por relé, em relação
as leituras do analisador, serão construídos os conjuntos de seis Boxplots, cujos parâmetros
utilizados serão a média e a amplitude interquartil (IQR) para cada relé, a qual possibilita
realizar a estimativa da variabilidade para calcular os limites inferior e superior e possibilita
identificar os outliers de cada relé, cujos valores serão descartados em conjunto com os dados do Analisador de Energia (AE). Ressalta-se que por meio dos procedimentos realizados
anteriormente o valor da média corresponde ao Mean Absolut Rrror (MAE).
40 Serial Peripheral Interface (SPI), em português Interface Periférica Serial, é um protocolo que permite a
comunicação do microcontrolador com diversos outros componentes, formando uma rede.
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
56
Os demais dados restantes referentes a cada relé, em relação aos dados do analisador
de energia serão aplicados na Equação 26, com a função de obter o Fator de Correção (FCr ),
cujo resultado é obtido por meio da razão entre a soma das leituras do analisador de energia
e a soma das leituras correspondentes a cada relé, sendo r o número do relé (r = [1, 6]).
n
i
∑ Vae
CFr = i=1
n
∑ Vri
(26)
i=1
onde i é a leitura da i-ésima voltagem e n é o número de leituras das tensões.
Após a aplicação dos Fatores de Correção (FCr ) correspondentes a cada relé, serão
realizados os mesmos procedimentos com o objetivo de identificar o novo valor para o Mean
Absolute Error (MAE).
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
A tecnologia de telegestão utilizada para a Iluminação Pública (IPu) possibilita, den-
tre outras funções, realizar o monitoramento da qualidade da energia e, por meio do método
de cálculo proposto, possibilita mensurar o Desequilibro da Tensão (DT) e identificar o fluxo
de corrente inversa em uma Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT). A Figura 13
apresenta uma visão específica do sistema proposto utilizando a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) através de um diagrama de blocos que descreve as seções a seguir: 4.6.1
Geradores de energia através de Painéis Fotovoltaicos e sua injeção na rede de distribuição;
4.6.2 Procedimentos de instalação e disposição das luminárias na rede de distribuição; 4.6.3
Sistema de sensores de comunicação da IIPu; 4.6.4 Armazenamento de dados e comunicação
cliente-servidor; 4.6.5 Verificação dos níveis de tensão com o analisador de energia; e por
fim, a seção 4.7 Síntese da instalação, operação, monitoramento, coleta dos dados, aplicação
do método de cálculo e do Método Cigré.
4.6.1
Geradores de energia através de Painéis Fotovoltaicos e sua injeção na rede de
distribuição
O estudo realizado no logradouro foi composto por nove residências que possuem
geração do tipo fotovoltaica, que estão instaladas de modo aleatório no logradouro, e cujos
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
57
Legenda:
Geração de energia e injeção na rede de distribuição
Rede de energia de tensão e corrente alternada
Comunicação GPRS a Internet
Dados de aplicação
GPS
Geração
Fotovoltaica
Infraestrutura
da Iluminação
Luminária
s
GPRS
Relé
Sensores e
comunicação
Analisador de
Energia
Aplicação
WEB
Servidor na
Nuvem
Internet
Figura 13: Visão geral do sistema proposto. Fonte: Elaborado pelo autor.
geradores são do tipo monofásico e trifásicos que estão ligados às fases da rede de distribuição em baixa tensão. A localização destes equipamentos estão identificadas na figura 14, que
utilizou a plataforma Google Earth Pro41 a qual possibilita consultar e inserir as coordenadas dos pontos de iluminação e demais equipamentos. Nas alíneas a seguir são apresentadas
as especificações técnicas referente a capacidade de geração dos equipamentos, modelo do
inversor solar e das placas fotovoltaicas instaladas em cada uma das noves residências:
a) A primeira residência possui quatro micro inversores de 1,2 kW do fabricante Hoymiles, modelo MI-1200 e configurado para o perfil unitário para o Fator de Potência
(FP) que estão ligados a uma fase, não identificada na rede de distribuição para fornecimento de energia. Cada micro inversor é constituído por quatro painéis, totalizando
dezesseis painéis fotovoltaicos de 380 Wp por painel do fabricante Suntech que possui o modelo STP380S-24/vfh do tipo monocristalino. A capacidade total de geração
é de 6,08 kWp, e o seu potencial de injeção na rede de distribuição é de 4,8 kW;
41 Programa de computador utilizado para localizar por georreferência os pontos de iluminação pública,
transformadores e fontes geradoras de energia fotovoltaica, na cidade de Marechal Deodoro, Alagoas, Brasil.
Versão 7.3.4.8248 (64-bit). Disponível em: https://earth.google.com/web/, Acessado em: 21 de novembro de
2021.
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
58
Legenda
Poste com iluminação pública na rede de distribuição em baixa tensão
Poste com iluminação pública e relé de telegestão - fase indicada pela letra
Residências com geração de energia através de painéis fotovoltaicos
Poste com iluminação pública e transformador - relé de telegestão ligado na fase “A"
Figura 14: Mapa dos logradouros. Fonte: Adaptado do Google Earth Pro e dados da legenda
inseridos pelo autor.
b) A segunda residência possui um inversor de 5,00 kW do fabricante Fronius, modelo
Primo 5.0-1 e configurado para o perfil unitário do Fator de Potência (FP) que está
ligado a uma fase, não identificada na rede de distribuição para fornecimento de energia. O sistema é constituído por vinte painéis fotovoltaicos de 335 Wp por painel do
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
59
fabricante BYD que possui o modelo BYD335-PHK36-5B do tipo policristalino. A
capacidade de geração é de 6,70 kWp, e o seu potencial de injeção na rede de distribuição é de 5,0 kW;
c) A terceira residência possui três micro inversores de 2,00 kW do fabricante Deye,
modelo SUN2000G3-US-220 e configurado para o perfil unitário do FP que está ligado a uma fase, não identificada na rede de distribuição para fornecimento de energia. O sistema é constituído por doze painéis fotovoltaicos de 535 Wp por painel do
fabricante Phono Solar e modelo PS535M6H-24TH do tipo monocrystalline. A capacidade de geração é de 6,42 kWp e o seu potencial de injeção na rede de distribuição
é de aproximadamente 5,79 kW, em função do rendimento de 96,5% do inversor;
d) A quarta residência possui um inversor de 8,00 kW do fabricante GROWATT, modelo
MIN 8000TL-X(E) e configurado para o perfil unitário do FP que está ligado a uma
fase, não identificada na rede de distribuição para fornecimento de energia. O sistema
é constituído por doze painéis fotovoltaicos de 535 Wp por painel do fabricante JAsolar que possui o modelo JAM72S30-535/MR do tipo monocristalino. A capacidade
de geração é de 6,42 kWp e o seu potencial de injeção na rede de distribuição é de
aproximadamente 6,24 kW, em função do rendimento de 97,3% do inversor;
e) A quinta residência possui um inversor de 5,00 kW do fabricante PHB, modelo MIN
PHB5000D-NS e configurado para o perfil unitário do FP que está ligado a uma fase,
não identificada na rede de distribuição para fornecimento de energia. O sistema é
constituído por dezesseis painéis fotovoltaicos de 335 Wp por painel do fabricante
Jinko e modelo JKM335PP-72 do tipo Polycrystalline Silicon. A capacidade de geração é de 5,36 kWp e o seu potencial de injeção na rede de distribuição é de aproximadamente 5,24 kW, em função do rendimento de 97,8% do inversor;
f) A sexta residência possui dois inversores trifásicos, o primeiro com potência de 15,00
kW do fabricante SUNGROW, modelo SG15KTL-M, configurado para o perfil unitário do FP que está ligado às três fases na rede de distribuição para fornecimento de
energia. O sistema é constituído por 38 painéis fotovoltaicos de 410 Wp por painel
do fabricante JAsolar que possui o modelo JAM54S30-410/MR do tipo monocrista-
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
60
lino. A capacidade de geração é de 15,58 kWp e o seu potencial de injeção na rede de
distribuição é de aproximadamente 16,269 kW, em função do rendimento de 98,4%
do inversor;
O segundo inversor possui uma potência de 20,00 kW do fabricante SUNGROW,
modelo SG20KTL-M, configurado para o perfil unitário do FP que está ligado às três
fases na rede de distribuição para fornecimento de energia. O sistema é constituído
por 44 painéis fotovoltaicos de 470 Wp por painel do fabricante JAsolar que possui
o modelo JAM72S20-470/MR do tipo monocristalino. A capacidade de geração é de
20,68 kWp e o seu potencial de injeção na rede de distribuição é de aproximadamente
20,39 kW, em função do rendimento do inversor que é de 98,6%. A potência trifásica
total de injeção na rede de distribuição é de aproximadamente 36,659 kW;
g) A sétima residência possui um inversor de 5,00 kW do fabricante GROWATT, modelo MIN 5000TL-X e configurado para o perfil unitário do FP que está ligado a uma
fase, não identificada na rede de distribuição para fornecimento de energia. O sistema é constituído por doze painéis fotovoltaicos de 405 Wp por painel do fabricante
JAsolar que possui o modelo JKM405M-72H do tipo monocristalino. A capacidade
de geração é de 4,86 kWp e o seu potencial de injeção na rede de distribuição é de
aproximadamente 4,78 kW, em função do rendimento de 98,4% do inversor;
h) A oitava residência possui um inversor de 3,00 kW do fabricante CanadianSolar, modelo CSI-3K-S22002-ED e configurado para o perfil unitário do FP que está ligado
a uma fase, não identificada na rede de distribuição para fornecimento de energia. O
sistema é constituído por oito painéis fotovoltaicos de 395 Wp por painel do fabricante JAsolar e modelo JAM72S09 375-395/PR do tipo Monocrystalline. A capacidade de geração é de 5,16 kWp e o seu potencial de injeção na rede de distribuição é
de aproximadamente 2,934 kW, em função do rendimento de 97,8% do inversor, e;
i) A nona residência possui um inversor de 5,00 kW do fabricante SAJ-Eletric, modelo
R5-5K-S2-15 e configurado para o perfil unitário do FP que está ligado a uma fase,
não identificada na rede de distribuição para fornecimento de energia. O sistema é
constituído por dez painéis fotovoltaicos de 535 Wp por painel do fabricante Phono
Solar e modelo PS535M6H-24TH do tipo monocrystalline. A capacidade de geração
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
61
é de 5,35 kWp e o seu potencial de injeção na rede de distribuição é de aproximadamente 4,905 kW, em função do rendimento de 98,1% do inversor.
As noves residencias que possuem geração através dos Painéis Fotovoltaicos (PV)
neste logradouro, possibilitam juntas, injetar na Rede de Distribuição em Baixa Tensão
(RDBT) por meio do sistema de Geração Distribuída (GD) um potência total de 76,618
kW, sendo esta superior a potência do transformador instalado neste logradouro que é de
75,0 kVA.
4.6.2
Procedimentos para substituição das luminárias e da instalação dos relés de telegestão
Inicialmente, para realizar a instalação dos Relés de Telegestão (RT) foi necessária a
substituição de seis Luminárias Completas (LC) ou pontos de Iluminação Pública (IPu) em
um logradouro localizado no bairro da Massagueira, na cidade de Marechal Deodoro, Alagoas, Brasil. Essa substituição foi realizada na Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu)
sob autorização da Prefeitura, conforme documento constante no Apêndice C, mediante a
retirada de seis luminárias do logradouro, conforme modelo apresentado na Figura 15, que
estavam instaladas em braços curtos com 1 metro de projeção, constituídas por lâmpadas
com potência de 70 W e pelos equipamentos auxiliares a seguir: reator com potência de 70
W, tomadas para relé, e relés fotelétricos. A substituição das luminárias foi necessária devido à forma de instalação dos equipamentos auxiliares, que ficavam expostos e fixados na
sapata do braço da luminária junto ao poste, condição esta que possibilitava mais facilmente
a interferência de terceiros nos dispositivos e nos relés de telegestão.
Antes da substituição das Luminárias Completas (LC) por modelos mais novos, doados pela Superintendência Municipal de Energia e Iluminação Pública de Maceió (SIMA),
documento constante no Apêndice A para a realização deste estudo, as seis LC que já haviam
sido usadas, receberam as devidas manutenções por este autor para que pudessem ser instaladas na rede de distribuição do logradouro. Cada LC é constituída por: braço com projeção de
2 metros galvanizado a fogo; parafusos, porca e arruelas; reator com potência de 100 W com
o fator de potência de 0,92; relé fotoelétrico com contatos para 1.000 VA, luminária do tipo
fechada com material a base de polietileno do fabricante Schreder, lâmpada do tipo vapor de
sódio de alta pressão com potência de 100 W do fabricante Avant; cabos com isolação de
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
62
Figura 15: Foto do Padrão I1 do modelo das luminárias que foram retiradas. Fonte: Elaborado pelo autor.
0,6/1kV com duas vias para ligação interna da luminária a rede de distribuição e conectores
de pressão.
As Figuras 16, 17 e 18 apresentam o modelo instalado e a descrição para instalação
das luminárias na rede de distribuição utilizadas para a pesquisa, respectivamente. Este modelo de instalação foi adotado para evitar acesso de terceiros aos dispositivos das luminárias,
em especial aos relés de telegestão que substituíram os relés convencionais durante o estudo.
Na Figura 14 constam os locais identificados por balões na cor rosa com as letras “A”, “B” e
“C”, incluindo um balão na cor verde que indica o local do transformador e representa a letra
“A”, complementado pela descrição de sua legenda. Estas letras indicam a ligação elétrica
das luminárias entre a fase e neutro a Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT).
A pesquisa buscou delimitar uma área com o objetivo de estudar apenas um dos ramos do transformador, no qual se procedeu à substituição das seis Luminárias Completas
(LC), bem como à instalação dos relés de telegestão para dar inicio ao processo de monitoramento da tensão na RDBT, cujo sentido dos pontos são apresentados na Figura 14. Ademais,
analisando o ramo escolhido do transformador, adotou-se que o primeiro ponto é o do próprio transformador, o segundo e o terceiro são os seguintes no mesmo sentido do ramo, mas
obedecendo a uma sequência de ligação entre as fases e o neutro, de modo que o primeiro
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
63
Figura 16: Foto do Padrão I2 do modelo das luminárias que foram instaladas e um dos protótipos dos relés desenvolvidos por este autor instalado acima da luminária. Fonte: Elaborado
pelo autor.
Figura 17: Foto com detalhe da ligação dos cabos da luminária na rede de distribuição e
identificação do estudo no braço da luminária. Fonte: Elaborado pelo autor.
ponto de iluminação foi ligado na fase “A” e neutro, o segundo na fase “B” e neutro e o terceiro na fase “C” e neutro. Os outro três pontos de iluminação foram instalados no mesmo
sentido do ramo, na sequência do sétimo, oitavo e nono, mantendo a mesma sequência de
ligação entre as fases e o neutro, citadas anteriormente.
Além da disposição das luminárias substituídas na rede de distribuição, foi necessário
também realizar o cadastramento dos pontos através das informações obtidas no ramo do
transformador estudado, que compreende deste o primeiro relé até o ultimo relé de telegestão,
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
64
Figura 18: Detalhe do procedimento de instalação e montagem de um ponto do sistema de
Iluminação Pública (IPu) do Padrão I2. Fonte: Elaborado pelo autor.
conforme é apresentado na Figura 19, descritas nas alíneas a seguir:
a) a distância entre os postes do ramo do transformador estudado;
b) a seção transversão dos cabos entre cada poste do ramo do estudo; e
c) o tipo de material condutor dos cabos, se for instalado alumínio ou cobre.
Essas informações fazem parte do projeto elétrico de uma Rede Distribuição (RD),
que deve ser mantido atualizado pelas distribuidoras de energia, conforme resoluções da
ANEEL, possuindo, desta forma, alta confiabilidade técnica diante do dever de atualização
após a realização de manutenção ou de reordenamento técnico da rede de distribuição. Na
Figura 19 é apresentado um diagrama do bloco preenchido com os dados das seções do
cabos, dos espaçamentos entre postes da rede de distribuição do logradouro utilizado para o
estudo. Salienta-se que todos os cabos da RD são de alumínio.
Estas informações foram obtidas através de um levantamento técnico especializado,
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
65
após a substituição das Luminárias Completas (LC), que correspondem ao trecho do ramo
do estudo.
A tecnologia de telegestão utilizada para a Iluminação Pública (IPu) possibilita, dentre outras funções, realizar o monitoramento da qualidade da energia, que, por sua vez, por
intermédio do método de cálculo apresentado na Seção 4.4.2 que viabiliza mensurar o Desequilíbrio da Tensão (DT) ao longo da rede de distribuição, assim como identificar o sentido
do fluxo da corrente e estimar o seu valor no trecho mononitrado entre os relés do mesmo
circuito. Os Relés de Telegestão (RT) utilizados para realizar o monitoramento, embora tenham sido desenvolvidos por este autor, todo o seu desenvolvimento e construção não fazem
parte desta pesquisa, mas foi apresentado no Apêndice F, um resumo por foto da construção
e desenvolvimento do relé. Ademais, a utilização é justificada devido a umas de suas funções, que é monitorar os níveis de tensão de forma sincronizada através de um Real Time
Clock (RTC) interno e do envio das informações a um servidor na nuvem.
g
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛(𝑃𝑃+𝑔𝑔)
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏8 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑛𝑛7
8
7
6
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎 = 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛7
5
Relé 3C
Fase C
4
3
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛𝑃𝑃
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛𝑃𝑃
Cálculo da Tensão da 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
Cálculo da Tensão da 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
Cálculo da Tensão da 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉
(𝑃𝑃+𝑔𝑔)
𝑉𝑉
𝑏𝑏𝑛𝑛
Fase B da Rede de
Fase A da Rede de
Fase C da Rede de
𝑎𝑎𝑛𝑛(𝑃𝑃+𝑔𝑔)
Distribuição
Distribuição
Distribuição
𝑉𝑉
𝑐𝑐
𝑆𝑆𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝐿𝐿𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝜌𝜌 𝑘𝑘 Σ𝐿𝐿[𝑖𝑖,𝑖𝑖+1]
𝑖𝑖=[3,9] 𝑖𝑖=[3,9]
𝑖𝑖=[3,9]
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛 = 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛9 + 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐9 𝑉𝑉𝒚𝒚𝑛𝑛𝑅𝑅𝑅𝑅
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛 = 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛9 + 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐9 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑛𝑛7
𝑆𝑆𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝐿𝐿𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝜌𝜌 𝑘𝑘 Σ𝐿𝐿[𝑖𝑖,𝑖𝑖+1]
𝑖𝑖=[2,8] 𝑖𝑖=[2,8]
𝑖𝑖=[2,8]
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛8 + 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏8 𝑉𝑉𝒚𝒚𝑛𝑛𝑅𝑅𝑅𝑅
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛8 + 𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏8 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑛𝑛7
Método de cálculo que utiliza infraestrutura de iluminação pública
𝑆𝑆𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝐿𝐿𝑖𝑖,𝑖𝑖+1 𝜌𝜌 𝑘𝑘 Σ𝐿𝐿[𝑖𝑖,𝑖𝑖+1]
𝑖𝑖=[1,7] 𝑖𝑖=[1,7]
𝑖𝑖=[1,7]
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛 = 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛7 + 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎7 𝑉𝑉𝒚𝒚𝑛𝑛𝑅𝑅𝑅𝑅
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛 = 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛7 + 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎7 𝑉𝑉𝒂𝒂𝑛𝑛𝑅𝑅𝑅𝑅
Ponto de Referência
IPu (𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛2 )
Relé 2B
Fase B
IPu (𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛1 )
Relé 1A
Fase A
Número de pontos
de iluminação
pública (P)
2
1
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
Nota: O Ponto de Referência (PR) para cálculo do desequilíbrio de tensão só pode ser adotado entre os pontos 3 e 7, g corresponde
a os gaps que separam os relés que fazem a leitura da tensão da mesma fase, e y corresponde a fase da adotada PR.
𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
Cigré
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛𝑃𝑃
Relé 4A
Fase A
IPu (𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛3 )
Ponto de
Referência
(PR)
Equações
polifásicas
9
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐9 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑛𝑛7
Relé 5B
Fase B
IPu (𝑉𝑉𝑎𝑎𝑛𝑛7 )
Equações
polifásicas
Relé 6C
Fase C
IPu (𝑉𝑉𝑏𝑏𝑛𝑛8 )
(PR)
Equações
polifásicas
IPu (𝑉𝑉𝑐𝑐𝑛𝑛9 )
(PR)
(PR)
(PR)
(PR)
Transformador
de Energia
𝐾𝐾%
66
Figura 19: Fluxograma de coleta dos dados, incluindo a parte física da infraestrutura de iluminação pública através dos relés de telegestão,
que seguem para processamento da informações por meio do método de cálculo, em seguida são aplicados nas equações polifásica, para, por
fim, serem aplicados no Método Cigré. Fonte: Elaborado pelo autor.
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
𝑆𝑆[7,8] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[6,7] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[5,6] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[4,5] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[3,4] =21𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[2,3] =54𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆[1,2] =54𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
𝐿𝐿[7,8] =36,70m 𝐿𝐿[6,7] =39,40m 𝐿𝐿[5,6] =40,50m 𝐿𝐿[4,5] =31,00m 𝐿𝐿[3,4] =48,70m 𝐿𝐿[2,3] =31,50m 𝐿𝐿[1,2] =40,00m
4.6
𝑆𝑆[8,9] =21mm²
𝐿𝐿[8,9] =35,40m
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
4.6.3
67
Sistema de sensores e comunicação
Os relés convencionais existentes e instalados nos pontos de iluminação na rede de
distribuição foram substituídos por seis Relés de Telegestão (RT), capazes de realizar a prova
do conceito por meio do monitoramento dos níveis de tensão. Os relés de telegestão instalados possuem algumas característica técnicas descritas nas alíneas a seguir:
a) O hardware é constituído por um Atmega328P, chips para sinal GPRS (2G)42 , GPS43 ,
transdutores, sensor de temperatura, conversor Analógico-Digital (A/D) de 8 bits,
e um firmware que é compilado através de uma IDE44 de aplicação de plataforma
cruzada, escrito em funções em C++45 com alguns recurso da linguagem C46 ;
b) Permite realizar o cadastramento georreferenciado por meio de um microchip do fabricante ublox, que utiliza o sinal GPS L1 C/A code, e que possui uma precisão de
2,5 metro ou Circle of Error Probable (CEP) (UBLOX, 2011);
c) O sistema permite realizar leituras com conversor A/D de 8 bits, através do CI
CS546347 (CIRRUS LOGIC, 2021), que possibilita realizar 2240 amostras para os
níveis de tensão e corrente, em um intervalo de 0,56 segundos de modo a proporcionar uma linearidade nas leitura de energia de ± 0,1% da leitura em mais de 1000:1
na faixa dinâmica, cujos equipamentos possuem uma capacidade de leitura máxima
da tensão entre fase e neutro de 293 V , e para uma corrente máxima de 5,25 A;
42 É a segunda geração de tecnologias de telefone, a (2G) é baseada na tecnologia GSM ou, em tradução
livre, o sistema global para comunicações móveis, lançado no ano de 1991. A rede 2G permite um intensidade
de penetração muito maior
43 GPS é a sigla para Global Positioning System, que em português significa “Sistema de Posicionamento
Global”, e consiste numa tecnologia de localização por satélite
44 A Integrated Development Environment (IDE), em português Ambiente de Desenvolvimento Integrado, é
um software para criar aplicações que combina ferramentas comuns de desenvolvimento em uma única interface gráfica do usuário (GUI).
45 C++ é uma linguagem de programação compilada multi-paradigma e de uso geral. Criada por Bjarne
Stroustrup, desde os anos 1990 é uma das linguagens comerciais mais populares, sendo bastante usada também
na academia por seu grande desempenho e base de utilizadores.
46 C é uma linguagem de programação compilada de propósito geral, estruturada, imperativa, procedural,
padronizada pela Organização Internacional para Padronização (ISO), criada em 1972 por Dennis Ritchie na
empresa AT&T Bell Labs.
47 Fabricado pela Cirrus Logic este CI é um medidor bidirecional de energia do tipo monofásico. Sendo
utilizado em projetos para aplicações residenciais monofásicas ou trifásicas industriais, o CI mede com precisão
a corrente e a tensão instantâneas enquanto calcula a potência instantânea, IRMS e VRMS , potência real, potência
aparente, potência reativa, potência fundamental, potência harmônica, fator de potência e frequência de linha.
O datasheet está disponível em: https://statics.cirrus.com/pubs/proDatasheet/CS5463_F4.pdf
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
68
d) Nos conversores Analógico/Digital (A/D) de 8 bits dos relés foram realizados o processo de calibração CC com objetivo de remover o ruído deste sinal e de habilitação
dos filtros internos de CC para minimizar outros ruídos que possivelmente pudessem
ser detectados durante o processo de leitura. Estes procedimentos foram realizados
devido à utilização de transdutores, neste caso, Transformadores de Corrente (TC)48 e
Transformadores de Potencial (TP)49 , incluindo resistores com classe de precisão de
1%, que compõem os circuitos destinados a realizar as leituras da tensão e corrente.
e) Permite realizar o acionamento e controle do ponto de iluminação através do modo
local, ativado por um resistor Light Dependent Resistor (LDR)50 , ou pelo modo remoto acionado através de comando realizado pelo usuário, bem como dimerizar o
fluxo luminoso para ambos os modos;
f) O processo de comunicação do equipamento com a internet ocorre através do método
GPRS51 , utilizado para transferência de dados em redes móveis 2G, sendo necessário
a contratação dos serviços de Machine-to-Machine (M2M) através da empresa Meta
Telecom52 (Apêndice E), responsável por fornecer os seis chips SIM Card do tipo
M2M para instalação nos seis Relés de Telegestão (RT). A Figura 13 apresenta o
diagrama de bloco do processo de coleta dos dados e mostra a etapa do RT, e;
g) Os dispositivos de monitoramento desenvolvidos para validação do método de cálculo por intermédio da engenharia de sistemas possuem um Real Time Clock (RTC),
que realiza uma vez por dia as 19 horas a sincronização com o servidor da Hostinger.
Os dispositivos possuem instalados o CI DS3231 53 com bateria de lítio, cuja porta
48 O Transformador de Corrente (TC) possuem características próprias para ser instalado com medidores
de energia elétrica, sendo o enrolamento primário ligado em série ao circuito que se deseja medir a corrente
enquanto o secundário é ligado aos terminais de corrente de um ou mais instrumentos de medição, controle ou
proteção
49 O transformador de Potencial (TP) é um equipamento usado principalmente para sistemas de medição de
tensão elétrica, sendo capaz de reduzir a tensão do circuito para níveis compatíveis com a máxima suportável
pelos instrumentos de medição
50 É um componente eletrônico passivo do tipo resistor variável, mais especificamente, é um resistor cuja
resistência varia conforme a intensidade da luz que incide sobre ele.
51 GPRS é a sigla de General Packet Radio Services, ou Serviços Gerais de Pacote por Rádio, uma das formas
mais utilizadas para comunicação M2M no Brasil.
52 Meta Telecom Telecomunicações Ltda é a uma empresa que fornece serviços conectividade gerenciada
para Telemetria e Internet das Coisas.
53 O DS3231 é um circuito integrado desenvolvido para ser um relógio de tempo real de alta precisão e baixo
consumo de energia. Em sua estrutura interna existe um cristal oscilador e um sensor de temperatura para
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
69
de comunicação utilizada com o Atmega328P é a I 2C 54 do microcontrolador.
4.6.4
Armazenamento de dados e comunicação - Protocolos cliente/servidor
O sistema desenvolvido por este autor para o armazenamento dos dados e comunica-
ção cliente e servidor também não faz parte desta pesquisa, esta infraestrutura foi utilizada
somente para coleta dos dados enviando pelos Relés de Telegestão (RT) através do protocolo
HTTP ao servidor contratado da empresa Hostinger55 (Apêndice D), que dentre os serviços
contratado junto a esta empresa está: disponibilidade para o gerenciamento de bancos de dados no formato MySQL56 , suporte a linguagem PHP57 5.0 ou superior, SSL, Proteção hotlink
e Gerenciamento de IP. Os Relés de Telegestão (RT) realizam o processo de comunicação
bidirecional através do protocolo HTTP58 com o servidor que armazena as informações coletadas pelos relés no banco de dados. Por fim, uma aplicação WEB que é executada através
da linguagem PHP com comandos em MySQL a qual permite fornecer os dados que estão
hospedados em um servidor na nuvem com capacidade de gerar conteúdo dinâmico, a qual
permite a troca de dados entre o servidor e os relés de telegestão, e que pode ser acessado em
qualquer navegador que execute os códigos HTML, CSS e JavaScript59 . Na Figura 13 apresenta o diagrama de bloco do processo de coleta dos dados e mostra as etapas da Internet,
Servidor na Nuvem e Aplicação WEB.
A plataforma WEB City Lights Maps desenvolvida por este autor permite realizar
consultas nos pontos de iluminação além das suas grandezas elétricas, a exemplo da temperatura interna do relé, tensões elétricas nos circuitos, sensores e outras. Na Figura 20 é
melhorar sua exatidão.
54 I²C (Inter-Integrated Circuit) é um barramento serial multimestre desenvolvido pela Philips que é usado
para conectar periféricos de baixa velocidade a uma placa mãe, a um sistema embarcado ou a um telefone
celular.
55 Hostinger International, Ltd é um provedor de Hospedagem Web de propriedade de funcionários e registrador de domínio na Internet, estabelecido em 2004.
56 O MySQL é um sistema de gerenciamento de banco de dados, que utiliza a linguagem SQL como interface.
Sendo um dos sistema da Oracle Corporation
57 PHP é uma linguagem interpretada livre, usada originalmente apenas para o desenvolvimento de aplicações
presentes e atuantes no lado do servidor, capazes de gerar conteúdo dinâmico na World Wide Web, criada por
Rasmus Lerdorf.
58 O Hypertext Transfer Protocol, sigla HTTP é um protocolo de comunicação utilizado para sistemas de
informação de hipermídia, distribuídos e colaborativos. Ele é a base para a comunicação de dados da World
Wide Web. Hipertexto é o texto estruturado que utiliza ligações lógicas entre nós contendo texto. Fonte livro:
Anatomia do Protocolo HTTP.
59 Javascript, ou simplesmente JS, é uma linguagem de programação de uso geral, aplicada principalmente
para desenvolvimento web e desenvolvimento de software
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
70
apresentada a tela da aplicação na qual está selecionado o campo de monitoramento dos
níveis de tensão do ponto de iluminação, que inclui também a sua ultima sincronização realizada no relógio interno do dispositivo MD000006 (Fase C R6) na qual foi encaminhada ao
servidor na nuvem.
A Figura 21 apresenta um gráfico dos níveis da tensão por período definido do ponto
de iluminação MD000006 (Relé 6C, Fase C), que inclui uma tabela da última leitura realizada contendo as seguintes informações: data, hora, valores das potências ativa (W ), aparente
(VA), tensão (V ), corrente (A), fator de potência e informar a condição do nível de tensão,
conforme Módulo 8 da PRODIST, (ANEEL, 2022).
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
71
Figura 20: Plataforma City Lights Maps desenvolvida pelo autor e utilizada como prova de conceito. Fonte: Elaborado pelo autor.
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
Figura 21: Plataforma WEB City Lights Maps desenvolvida e utilizada como prova de conceito - Gráfico dos níveis da tensão do ponto de
iluminação MD000006 (Relé 6C) por período. Fonte: Elaborado pelo autor e extraído de sua plataforma WEB.
72
4.6
4.6.5
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
73
Analisador de energia
A utilização do Analisador de Energia60 no estudo tem como finalidade verificar os
níveis de tensão no sétimo poste (quarto ponto de iluminação com relé de telegestão), uma
vez que foi o escolhido como Ponto de Referência (PR) para realizar a aplicação do método
de cálculo desenvolvido por este autor, descrita na Seção 4.4, a ser usada antes do Método
Cigré, que mensura o Desequilíbrio da Tensão (DT). A utilização deste equipamento consiste
em comparar os valores das tensões coletadas durante um período de 24 horas em intervalos
de 5 minutos, que totalizaram 288 amostras, com as informações coletadas pelos seis Relés
de Telegestão (RT) de forma síncrona por meio do Real Time Clock (RTC) interno.
Este procedimento foi realizado em paralelo para definir a classe de exatidão do método de cálculo com os Relés de Telegestão (RT) em relação a um equipamento de uso
comercial, que é o analisador de energia modelo PowerNET P-600 G4 do fabricante IMS
(IMS, 2020). A Figura 22 apresenta o equipamento utilizado no estudo, o qual foi cedido
sem ônus para este autor através da Stemáquinas Engenharia Ltda61 , além disso, foi utilizado o software PowerMANAGER desktop PRO para baixar os arquivos do equipamento,
bem como para converter estes para o formato CSV. A Figura 23 apresenta a tela do programa utilizado e adquirido por um período de trinta dias, através do contato realizado por
e-mail com o suporte técnico da Industria IMS62
Os dispositivos utilizados como prova de conceito possibilitam a configuração em intervalos de 5 minutos para realizar as leituras dos níveis das tensões das três fases em relação
ao neutro para os pontos de iluminação nos quais serão instalados os relés de telegestão na
rede de distribuição. Assim, torna-se possível manter o intervalo definido pelo Módulo 8 da
PRODIST, (ANEEL, 2022) e reduzir o período entre as leituras dos níveis de tensão de 10
para 5 minutos, totalizando 2016 leituras válidas e mantendo o número de 7 dias.
Esta redução aumenta o número de amostras obtidas e, com a análise dos dados em
tempo real através da aplicação de ferramentas, permite a captação da variação da potência
60 Os analisadores podem ser empregados pra medir fluxo de energia em sistemas de corrente alternada ou
contínua. Com eles, torna-se possível fazer a detecção da corrente e da tensão do sistema. O cálculo do
consumo e da demanda de energia elétrica também pode ser realizado por meio do analisador de energia. Esses
números podem ser conseguidos em relação a dias, semanas ou meses. E os dados são armazenados em um
cartão SD. Disponível em: https://www.instrutemp.com.br/, Acessado em: 28 de julho de 2022.
61 A Stemáquinas Engenharia Ltda é uma empresa de instalação e manutenção de máquinas e equipamentos
industriais sob a responsabilidade técnica do Engenheiro Eletricista Marcos Antônio Gonçalves dos Santos.
62 Industria 100% brasileira, especializada em produtos para supervisão e controle da energia elétrica.
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
74
Figura 22: Analisador de energia, modelo PowerNET PQ 600 G4 do fabricante IMS. Fonte:
IMS (IMS, 2020).
injetada e do perfil da tensão, pois, em virtude de a Rede de Distribuição (RD) possuir diversas fontes geradoras de energia oriundas de Painéis Fotovoltaicos (PV) que variam conforme
as condições ambientais (LISERRE et al., 2010), pode haver mudanças de até 80% na potência injetada em questão de segundos devido à passagem de uma nuvem (RAHIMI et al.,
2018), que, por sua vez, afetam o nível da tensão e o sentido do fluxo da corrente da RDBT.
4.6
Infraestrutura da iluminação pública, comunicação e geração
Figura 23: PowerMANAGER desktop - Software para análise de grandezas elétricas. Fonte: Programa da IMS (IMS, 2020) e dados extraídos
do analisador de energia PowerNET P-600 G4 para o formato CSV e utilizados pelo autor.
75
76
4.7
Síntese do sistema para aplicação do Método de Cálculo e do Método Cigré
4.7
Síntese do sistema para aplicação do Método de Cálculo e do Método Cigré
A pesquisa proposta realizou monitoramento, utilizando a infraestrutura do sistema
de telegestão da Iluminação Pública (IPu), da qualidade da tensão em um sistema trifásico
quando é injetada ou não energia proveniente da geração fotovoltaica na Rede de Distribuição
em Baixa Tensão (RDBT) de um logradouro público. Após a coleta dos dados, foi realizada
a aplicação do método de cálculo para, em seguida, ser utilizado o método Cigré com
objetivo de mensurar o Desequilíbrio da Tensão (DT) em um determinado ponto escolhido
para o estudo na Rede de Distribuição (RD), e por meio do método de cálculo é identificado
o sentido e estimado o valor do fluxo da corrente entre os relés da mesma fase na RDBT.
Os procedimentos são apresentados de forma resumida nas alinhas a seguir, por meio de
relatório simples fotográfico (Apêndice G) e na Figura 24, cujos resultados e discussões são
apresentados no Capítulo 5:
I A escolha do logradouro foi definida pelo autor devido à proximidade da sua residência o que permitiu acompanhar diariamente todos os procedimentos e supervisionar
as condições dos equipamentos e possíveis manutenções e ajustes necessários;
II Com a escolha do logradouro, passa-se a realizar o processo de aferição dos seis relés
em relação ao analisador de energia de energia PowerNET P-600 G4 do fabricante
IMS, através da ligação de todos os Relés de Telegestão (RT) e do analisador de energia na mesma fase do mesmo ponto elétrico para sincronizá-los no mesmo horário,
incluindo os segundos. Aplicam-se os dados coletados em uma planilha para verificar
Erro médio absoluto (Mean Absolute Error) de cada relé em relação ao analisador de
energia e, assim, aplicar o Fator de Correção (FC) correspondente;
III Com a sincronização e o estabelecimento do fator de correção, passa-se à substituição
das luminárias do Padrão I1 mostrado na Figura 15, que estão instaladas nos postes
com a numeração 1, 2, 3, 7, 8 e 9 na rede de distribuição, cujo modelo é identificado
na Figura19, por outras do Padrão I2 mostrado na Figura 16. O modelo proposto
é detalhado na Figura 18 e foi escolhido por possibilitar uma melhor conexão elétrica com Rede de Distribuição (RD) e, ainda, dificultar a interferência de terceiros
4.7
Síntese do sistema para aplicação do Método de Cálculo e do Método Cigré
77
no estudo, minimizando a probabilidade de furto dos equipamentos e dos Relés de
Telegestão (RT) que foram instalados de forma conjunta. O posicionamento dos postes na rede de distribuição do trecho estudado são apresentados nas Figuras 14 e 19,
sendo a ligação das luminárias e dos relés na seguinte sequência das Fases: Relé de
Telegestão 1 instalado na luminária do Poste 1, ligado a Fase A, abreviação [Relé 1A
(Fase A)] do poste 1; [Relé 2B (Fase B)] do poste 2; [Relé 3C (Fase C)] do poste 3;
[Relé 4A (Fase A)] do Poste 7; [Relé 5B (Fase B)] do Poste 8 e [Relé 6C (Fase C)]
do Poste 9;
IV Com a substituição das luminárias, passa-se à instalação do analisador de energia no
sétimo ponto da rede de distribuição do ramo escolhido para aferir os níveis de tensão
das três fases (Fases A, B e C) em relação ao neutro na Rede de Distribuição (RD),
conforme o texto “Ponto de Referência” apresentado na Figura 19, já descrito na
Seção 4.6.5 para realizar o monitoramento por um período de 24 horas da qualidade
da tensão;
V O processo de monitoramento é iniciado simultaneamente nos Relés de Telegestão
(RT) e no analisador de energia, que medindo os níveis da tensão por um período
de 24 horas com intervalo de 5 minutos entre as leituras, ou até serem atingidas 288
leituras válidas;
VI Após o período de 24 horas ou após serem atingidas 288 leituras válidas pelo analisador de energia, o equipamento será retirado da RD e os dados armazenados no cartão
SD serão extraídos para análise utilizando o software PowerMANAGER desktop da
IMS (IMS, 2020), com o objetivo de exportar para o formato CSV, enquanto os dados dos relés, que permanecerão instalados, e são armazenados em um servidor na
nuvem em um banco de dados no formato MySQL serão baixados no formato CSV;
VII Os dados obtidos dos seis relés são organizados para aplicação em uma planilha e
realização dos cálculos do DT empregando o método de cálculo que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu), descrita na Seção 4.4. Em seguida, utilizam-se
as equações polifásicas da Seção 4.2 para transformar as tensões de fase e neutro
(fase) em tensões entre fases (linha), que, posteriormente, são aplicadas no Método
4.7
Síntese do sistema para aplicação do Método de Cálculo e do Método Cigré
78
Cigré (IEEE 1159, 2019) da Seção 4.1 para, então, os resultados serem aplicados no
Python para geração dos gráficos;
VIII Já os dados obtidos do analisador de energia são organizados para serem aplicados em
uma planilha e realizados os cálculos do DT, sem a utilização do método de cálculo
proposto, apenas através das equações polifásicas da Seção 4.2 para transformar as
tensões de fase e neutro (fase) em tensões entre fases (linha), que, posteriormente,
são aplicados no Método Cigré da Seção 4.1. Os resultados serão aplicado no Python
para geração dos gráficos;
IX Após a finalização das atividades dos itens VII e VIII, passa-se à aplicação das informações no Python para o cruzamento dos dados, cujo objetivo é validar o método
de cálculo proposto por intermédio da Engenharia de Sistemas Computacionais. Os
gráficos gerados através dos dados coletados e calculados serão apresentados no Capítulo 5 resultados e discussões, e ;
X Por fim, após os procedimentos de validação do método de cálculo, o sistema de
monitoramento inicia-se com a medição dos níveis da tensão por um período de 7
dias com intervalo de 5 minutos entre as leituras ou até atingir 2016 leituras validas,
conforme justificativa apresentada na Seção 4.6.5. Nesta etapa, verifica-se se a Rede
de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) possui o Desequilíbrio da Tensão (DT).
4.7
Síntese do sistema para aplicação do Método de Cálculo e do Método Cigré
Relés
Fator de ajuste
Analisador
Identificação do fator de ajuste para cada relé
Substituição das
luminárias
79
Instalação do analisador de energia
GPS
Método de cálculo
Planilhas de cálculo
7 dias de coleta ou
2016 Leituras válidas
Luminária
Relé
Analisador de energia
24 horas de coleta ou
288 leituras válidas
GPRS
Relés de telegestão
Produção gráfica
dos resultados
24 horas de coleta ou
288 Leituras válidas
Programa Power
Manager
Produção gráfica
dos resultados
Resultados do
monitoramento
prolongado
Analisador
Planilhas de cálculo
Método de cálculo
Planilhas de cálculo
Legenda:
Instalação e procedimentos técnicos de ajustes.
Comparativo entre o sistema da métrica e o analisador.
Monitoramento do Desequilíbrio da Tensão (DT) por
7 dias ou 2016 leituras validas.
Analise comparativa
dos resultados
Figura 24: Diagrama de procedimentos descritos na Seção 4.7 referentes às atividades desenvolvidas para obtenção dos resultados.
5 Resultados e discussão
5
80
Resultados e discussão
Neste Capítulo serão apresentados: a) o resultado do processo de ajuste para cada
um dos seis relés de telegestão utilizados neste trabalho; b) os resultados mostram que o
sistema pode ser utilizado para medir a direção da corrente na rede de distribuição de baixa
tensão com geração distribuída, e; c) os resultados para a validação do sistema com base
nos dados recolhidos do Analisador de Energia (AE), e; d) os resultados da analise das 2016
leituras válidas nos 7 dias de monitoramento através dos relés de telegestão para examinar os
níveis de Desequilíbrio da Tensão (DT) na Rede de Distribuição (RD) por meio do método
de cálculo proposto. Em todas as etapas descritas, serão apresentadas análises quantitativas
sobre os dados adquiridos, e uma discussão qualitativa sobre os valores observados.
5.1
Aplicação de fatores de correção
Inicialmente foram realizadas leituras das tensões pelos seis relés e pelo analisador de
energia, com intervalos de dez minutos, com duração de cinco horas e dez minutos, obtendose 32 leituras válidas. A Figura 25 apresenta essas medições em forma de um gráfico no qual
os valores dos níveis das tensões coletadas pelos seis relés e pelo analisador de energia são
representados como uma série temporal (linha). Sendo uma série para cada equipamento.
Percebe-se que o comportamento das linhas dos relés são similares ao do Analisador de
Energia (AE), contudo, existe uma diferença de magnitude entre as linhas dos relés e a do AE
que pode chegar a aproximadamente 2 volts. Também percebe-se que os valores das tensões
variam de 219,818 V a 227,25 V. No Anexo 9, consta a Tabela 9 na qual são apresentadas as
32 amostras válidas que foram coletadas.
Para reduzir as diferenças das leituras entre os relés e o analisador de energia optou-se
por aplicar os fatores de correção em todos os relés. 63 O processo é iniciando obtendo-se o
módulo da Diferença da tensão entre o Analisador de Energia (AE) e cada Relé de Telegestão
(RT), através da Equação 25 apresentada na Seção 4.5.2. A Tabela 4 apresenta os valores
calculados para os fatores de correção de cada um dos RTs considerados. Percebe-se que o
fator de correção é menor no relé 4, pois esse relé foi o único que passou por um processo
63 Uma solução alternativa, e mais definitiva, seria a calibração dos relés, porém, por restrições de tempo, foi
utilizado o fator de correção.
5.1
81
Aplicação de fatores de correção
de calibração do hardware antes das medidas.
Definido os valores dos fatores de correção para cada um dos seis relé, estes são aplicados nas 32 amostras válidas dos seus respectivos dados coletados. A Figura 26 apresenta
essas leituras corrigidas, após a aplicação dos Fatores de Correção nos seis relés, e os compara em relação aos valores dos níveis das tensões obtidas pelo analisador de energia. É
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observado que o comportamento das linhas dos relés são aproximadas ao do Analisador.
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Figura 25: Os valores de tensão entre a fase B e o neutro foram obtidos a partir dos seis relés
e do analisador de energia ligados ao mesmo ponto elétrico durante 5 horas.
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Figura 26: Valores de tensão entre a fase B e o neutro obtidos a partir dos seis relés, após
aplicação do fator de correção, e o analisador de energia ligado no mesmo ponto elétrico
durante 5 horas.
5.1
82
Aplicação de fatores de correção
Após a aplicação dos Fatores de Correção referente a cada Relé são identificados
os novos valores do MAE (Mean Absolut Error), constante na Tabela 4. Percebe-se que
os MAEs correspondentes a cada relé possuem um valor menor do que 0,16 Volts. Além
disso, a Figura 27 apresenta, utilizando um conjunto de seis Boxplot, a distribuição do erro
absoluto. Por meio dela é possível perceber que após a correção os valores máximos de erros
ficam abaixo de 0,4 Volts, e que os outliers de todos os relés possuem valores menores que
1,5 Volts. Antes da correção, os outliers possuíam valores próximos a 3,5 volts.
Tabela 4: Fatores de correção aplicados aos níveis de tensão dos 6 relés para corrigir os erros
de leitura em relação aos do analisador de energia, bem como o erro médio absoluto (MAE)
antes e depois da aplicação do fator em cada um dos relés.
Identificação dos relés
MAE (A)
Fator de Correção (FC)
MAE (D)
Relé 1
Relé 2
Relé 3
Relé 4
Relé 5
Relé 6
2,092468750
1,938031250
1,545718750
0,189000000
1,849687500
1,774687500
0,991028451
0,991651993
0,993448958
0,999550611
0,992065523
0,992065733
0,147944985
0,132765934
0,158633916
0,139810274
0,142170251
0,097823093
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Legenda: MAE (A) é o erro médio absoluto antes da aplicação do fator de correção;
MAE (D) é o erro médio absoluto depois da aplicação do fator de correção.
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(a) Sem Fator de correção
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(b) Com Fator de correção
Figura 27: Os Boxplots representam a distribuição absoluta de erros entre as leituras de
tensão do relé e as leituras de tensão do analisador de potência.
A Figura 28a apresenta a correlação linear entre os valores das tensões dos seis relés
e os valores de tensão do analisador de energia antes da aplicação dos fatores de correção.
Já na Figura 28b, é apresentada a correlação entre as medidas dos equipamentos citados
5.1
83
Aplicação de fatores de correção
anteriormente após a aplicação dos fatores de correção apresentados. Percebe-se que após a
aplicação dos Fatores de Correção por relé (FCr ) a correlação entre as medidas dos relés e as
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(a) Sem Fator de Correção (FC)
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medidas do analisador se aproximam bastante de uma correlação linear direta (linha preta).
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(b) Com Fator de Correção (FC)
Figura 28: Correlação entre as variáveis dos valores da tensão, obtidos através dos seis relés
e do analisador de energia (a) sem utilizar o Fator de Correção (FC) e (b) utilizando o Fator
de Correção (FC) .
Ressalta-se que os dados utilizados para criar o fator de correção por relé foram
adquiridos em um ambiente com temperatura de 26◦ C graus e a uma temperatura média
interna na caixa dos relés de 34, 35◦ C, durante o período noturno e que não foram realizadas
leituras das tensões destinadas ao desenvolvimento do fator de correção por temperatura
interna da caixa dos relés, que chegaram a atingir valores de até 53◦ C no período mais quente.
Essas leituras de temperatura foram obtidas através de um sensor64 instalado internamente
em cada relé, cujos dados não fazem parte deste estudo.
Ressalta-se que os dados do analisador de energia e dos relés, utilizados como parâmetros para calcular a correção que foi aplicada a estes, possuem uma faixa de tensão, cujos
valores variam de 219,818 V a 227,250 V. Para aprimorar o fator de correção dos erros de
leitura, serão necessários novos estudos para definir um valor de correção ou, o desenvol64 Para medir a temperatura interna na caixa dos relés foi utilizado o CI TMP36, que possui a capacidade
de medir temperaturas entre −40◦ C e +125◦ C, com tensão de operação de 2,7V a 5,5V, com uma escala de
10mV /◦ C e uma precisão de ±2◦ C.
5.2
Validação do sistema proposto
84
vimento de uma equação a ser embutida na programação do firmware dos equipamentos,
considerando-se a forma construtiva dos circuitos transdutores serem suscetível a variação
da temperatura, podendo estes também serem substituídos por resistores do tipo Shunt. Este
tipo de resistor é menos suscetível à variação da temperatura, de maneira que ao substituir
os transdutores dos relés de telegestão por este componente, é possível obter maior exatidão
nas leituras dos níveis de tensão.
No Anexo A, na Tabela 9 são apresentadas 32 leituras válidas dos seis relés e do
analisador de energia, cujos dados foram utilizados para identificar o fator de correção de
cada relé, a ser aplicado nas suas leituras.
5.2
Validação do sistema proposto
Nas figuras 29, 30, e 31, as linhas vermelhas correspondem aos relés instalados mais
próximos do transformador (1A, 2B, e 3C), e as linhas azuis correspondem aos relés mais
afastados (4A, 5B, e 6C). Percebe-se que durante o período das 6 h 00 min às 16 h 00 min
(geração fotovoltaica), os níveis de tensão dos relés 5B (ligados à fase B) e 6C (ligados à
fase C) são superiores aos dos relés 2B (ligados à fase B) e 3C (ligados à fase C), que estão
mais próximos do transformador.
Na Seção 4.4.2 do Capítulo materiais e métodos foi definido o poste 7 como Ponto de
Referência (PR) da RD, o que permitir aplicar diretamente os seus valores a Van , conforme
Figura 19. Portanto, uma vez que Van = VanP+g , ou seja, a tensão do Relé 4A é igual a Fase A Calculada, como pode ser confirmado pela superposição das linhas das duas séries temporais
apresentadas na Figura 29. Assim, reduziu-se os cálculos porque só é necessário calcular os
valores para as fases B e C. Dessa forma, o método de cálculo proposto apresentado na Seção
4.4.2 foi aplicado para identificar os valores de Vbn e Vcn no ponto de referência, obtendose os valores do perfil das tensões apresentadas por meio das séries temporais (linha) nas
Figuras 30 e 31.
É observado nas Figuras 30 e 31 que os perfis de tensão entre o relé 5B e a fase B calculada, e o relé 6C e a fase C - calculada, possuem uma similaridade na série temporal
(linha) em relação aos valores dos perfis da tensão do relé 2B e relé 3C, respectivamente, por
estarem a uma distância menor em relação ao ponto de referência. Além disso, o relé 4A
possui uma tensão superior à do relé 1A durante alguns intervalos das 11 h 40 min às 15 h
5.2
85
Validação do sistema proposto
55 min. Ambos estão ligados à fase A da rede de distribuição, sendo esta a fase da rede que
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registou a menor corrente reversa em direção ao transformador.
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Figura 29: Leituras dos níveis de tensão do relé 1A e do relé 4A, e os resultados da fase A
calculada usando a Equação 24, durante um período de 24 horas com intervalo de 5 minutos
entre as leituras.
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Figura 30: Leituras dos níveis de tensão do relé 2B e do relé 5B, e os resultados da fase B
calculada usando a Equação 24, durante um período de 24 horas com intervalo de 5 minutos
entre as leituras.
Percebe-se que o sistema proposto pode obter os valores estimados das correntes
através da diferença de potencial medida entre os relés ligados na mesma fase na RDBT.
Definindo o transformador de potência como o ponto de partida das leituras, pode-se ver na
Figura 32 que existem valores de corrente para as três fases na RDBT durante todo o período
86
Validação do sistema proposto
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Figura 31: Leituras dos níveis de tensão do relé 3C e do relé 6C, e os resultados da fase C
calculada usando a Equação 24, durante um período de 24 horas com intervalo de 5 minutos
entre as leituras.
de teste. Quando o valor da corrente é negativo, o fluxo de corrente é invertido, sendo a
direção da corrente da RDBT para o transformador de potência. Além disso, pode-se ver que
durante os períodos de sol, a geração distribuída das nove residências injeta mais energia do
que é consumido pelas outras residências na rua, devido à tensão no final da rede ser mais
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Figura 32: Corrente estimada para cada fase calculada usando Equação 22 considerando um
período de 24 horas com intervalo de 5 minutos entre leituras.
Assim, é possível destacar duas condições que podem ocorrer em paralelo quando a
5.2
Validação do sistema proposto
87
injeção de energia através da geração distribuída ocorre. A primeira é que a fase A, neste
ramo da rede de distribuição, tem menos energia injetada. A segunda é que o consumo das
outras residências ligadas a esta fase da rede de distribuição absorve a energia injetada. Além
disso, pode-se ver que as outras fases da RDBT têm uma capacidade de geração superior ao
consumo da rede durante o período de fluxo reverso da corrente.
Diante do exposto, foram identificadas quatro situações relacionador ao tipo da infraestrutura da rede de distribuição de baixa tensão e em função da analise do dados:
I) que se identificou que a geração de energia por meio dos Painéis Fotovoltaicos (PV)
contribuiu para a redução das perdas na distribuição, visto que os níveis da tensão no
final da Rede de Distribuição eram superiores à fonte principal que é a do transformador de energia, entretanto este autor desconhece a imposição de limites para esses
níveis de tensão nas extremidades da rede, visto que se a potência injetada pela Geração Distribuída (GD) for alta, a corrente reversa gerada poderá ocasionar o aumento
das perdas, ao invés de reduzi-las.
II) que as Redes de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) que possuem um escalonamento redutivo da seção dos condutores, com início no transformador até o final da
rede, não são adequadas para logradouros que possuem GD, porque caso nas extremidades da rede haja os cabos com seção reduzida podem elevar a tensão devido à
limitação da resistência à passagem da corrente. Por essa razão, é recomendada uma
única seção transversal para os seus condutores ao longo do alimentador principal
para as redes de distribuição em baixa tensão, com objetivo de reduzir e/ou minimizar a elevação da tensão.
III) que embora os geradores fotovoltaicos do tipo monofásico estejam ligados a rede de
forma estocástica, percebi-se que os geradores de maior potência ou a maioria estão
ligados na fase B e C da rede, em função dos níveis de tensão, monitorados pelos
relés por meio do sistema computacional proposto, estarem superiores aos do início
da rede, em que é o ponto de instalação do transformador, conforme observado nas
Figuras 29, 30 e 31.
IV) identificou-se nos pontos de iluminação pública em que estão instalados os relés 5B
e 6C, uma diferença entre os limites máximo e mínimo da tensão nas 288 amostras
válidas coletadas (vide Figura 30). Sendo percebida uma variação no valor de 30,319
volts no o relé 5B e 36,136 volts no relé 6C. Portanto, verificou-se a possibilidade de
realização de estudos direcionados à avaliação da necessidade de redimensionamento
da área em relação ao transformador do logradouro, atualmente sobrecarregado por
5.2
Validação do sistema proposto
88
uma geração distribuída durante o período diurno, a fim de garantir uma regularidade na qualidade dos níveis de energia. Contudo, este autor verificou, que não há
uma norma que unifique o limite de sobrecarga para um transformador com potência
inferior à GD, ficando à critério das distribuidoras de energia sua fixação.
No Anexo B, na Tabela 10 são apresentadas 32 leituras válidas das 288 leituras coletadas pelos Relés de Telegestão (RT), cujos valores foram aplicados no métodos de cálculo e
posteriormente utilizados no métodos Cigré para mensurar o Desequilíbrio da Tensão (DT).
Como consequência, os resultados iniciais apresentados nas Figuras 29, 30, 31 e 32 foi possível verificar que o sistema computacional é capaz de identificar o sentido do fluxo da corrente
na RDBT, assim como possibilita fornecer os dados necessários para aplicação no Método
Cigré e, consequentemente, o cálculo do desbalanceamento de tensão.
Nas figuras 33, 34, e 35, pode-se ver que as séries cronológicas (linha) obtidas empregando o método de cálculo calculo para as fases A, B, e C têm semelhanças na sua forma
de onda considerando os valores de tensão obtidos pelo Analisador de Energia (AE), que tem
um conversor Analógico-Digital (A/D) de 24 bits. Além disso, percebe-se um aumento na
voltagem da fase A das 7 da manhã até às 17 da tarde. Esta elevação ocorre provavelmente
devido à elevação da temperatura interna da caixa de relés, que interfere com os transdutores do circuito eletrônico, e pela possível existência de Outliers devido ao fato do conversor
utilizado pelos relés possuir o conversor (A/D) de 8 bits. Além disso, foi registado através
de um sensor interno nos relés que a temperatura atingiu valores até 53◦ C no período mais
quente do dia.
Ademais, durante o processo de leitura dos níveis de tensão realizados pelos relés 1A,
2B, 3C, 4A, e 5B, as suas variações individuais podem atingir o valor de 1,47, 1,45, 1,40,
1,43, e 1,44 volts, respectivamente, exceto para o relé 6A, onde o valor pode atingir até 0,40
volts, após a aplicação do Fator de Correção (FC), de acordo com a Figura 28. Neste caso,
a variação dos perfis de tensão somadas dos relés 2B e 5B pode chegar a 2,89 volts para o
métodos de cálculo da fase B, tal como, para os relés 3C e 6C que são somadas pode chegar
a 1,80 volts para o métodos de cálculo da fase C.
A figura 36 ilustra a correlação entre a tensão de fase calculada pelo sistema proposto
e a tensão de fase medida pelo analisador de energia para cada fase da RDBT. Para todas as
fases, existe uma forte correlação linear entre as medições, que é mais elevada para a fase C.
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Validação do sistema proposto
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Figura 33: Leituras do analisador de energia para a fase A e do perfil da tensão da fase A
calculado pelo sistema proposto, utilizando dados do relé 4A, considerando 24 horas com
um intervalo de 5 minutos entre as leituras.
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Figura 34: Leituras do analisador de energia para a fase B e do perfil da tensão da fase B
calculado pelo sistema proposto, utilizando dados dos relés 2B e 5B, considerando 24 horas
com um intervalo de 5 minutos entre as leituras.
Para as fases A e B, os valores de tensão calculados pelo sistema proposto estão ligeiramente
acima das leituras do analisador de energia.
Por fim, na Tabela 5 são apresentadas os valores dos erros, calculados utilizando o
Mean Absolute Error (MAE) com base nos dados coletados pelos relés, e obtidos por meio
do método de cálculo proposto, cujos valores das tensões das fases (A, B e C) em relação
ao neutro considerando os dados do Analisador de Energia (AE) como referência. Percebe-
90
Validação do sistema proposto
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(a) Correlação entre variáveis da
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(b) Correlação entre variáveis da
Fase B
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Figura 35: Leituras do analisador de energia para a fase C e o nível do perfil da tensão da
fase C calculado pelo sistema proposto, utilizando dados dos relés 3C e 6C, considerando 24
horas com um intervalo de 5 minutos entre as leituras.
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(c) Correlação entre variáveis da
Fase C
Figura 36: Correlação entre a tensão medida pelo analisador de energia e a tensão calculada
pelo sistema proposto para as fases A, B, e C no poste 7 (ponto de referência), considerando
24 horas com um intervalo de 5 minutos entre leituras.
se que o MAE do métodos de cálculo da fase C em relação ao analisador de energia fase
C, detém um erro médio absoluto menor que os demais métodos de cálculo da fase A e B,
possivelmente ocasionado pela melhor exatidão nas leituras realizadas pelo relé 6C, as quais,
após a aplicação do Fator de Correção (FC) apresentam valores de Outliers menor em relação
aos demais relés, conforme demostrado na Figura 27b, e apresentado na Tabela 4. Condição
na qual justifica uma melhor correlação linear entre as variáveis a da fase C, demostrada na
5.3
Validação do sistema proposto - Cálculo do Desequilíbrio de Tensão
91
Figura 36c.
No Anexo C, na Tabela 11 são apresentadas 32 leituras válidas das 288 leituras coletadas pelo Analisador de Energia (AE), que foi instalado no poste 7 na Rede de Distribuição
(RD), os dados completos são apresentados nas figuras 33, 34 35 descritos na legenda como
medido com o AE.
Tabela 5: Erro médio absoluto (Mean Absolute Error) dos valores estimados (sistema proposto) em relação aos observados (analisador de energia) da tensão para cada uma das fases.
5.3
Fases
MAE (Volts)
Fase Van
Fase Vbn
Fase Vcn
1,062993671 V
1,021066618 V
0,568260777 V
Validação do sistema proposto - Cálculo do Desequilíbrio de Tensão
O sistema proposto visa determinar o Desequilíbrio da Tensão (DT). Nesta seção,
será validado o DT calculado pelo sistema proposto utilizando o DT medido pelo analisador
de energia como referência. O Método Cigré foi aplicado em ambos os casos (sistema e
analisador de energia).
A figura 37 mostra o DT calculada pelo sistema proposto e o DT medido pelo analisador de energia, considerando 24 horas com 5 minutos entre leituras. Percebe-se que as
curvas do DT mantêm uma semelhança significativa na sua forma ao longo do tempo. O
Mean Absolute Error (MAE) entre o DT calculada pelo sistema proposto e o DT medido
pelo analisador de energia é igual a 0,096766794%. Uma vez que as leituras de tensão apresentadas nas Figuras 33, 34 e 35 são muito semelhantes, e este MAE as justificam.
A figura 38 apresenta um histograma da diferença do DT calculado pelo sistema
proposto e medida pelo analisador de energia. Em 95% dos dados, a diferença entre os DTs
variam de -0.2118% a 0.2382%. Além disso, vê-se que 83% dos erros têm valores inferiores
a 0.1
Deve acrescentar-se que o erro nestes resultados já era esperado uma vez que o conversor Analógico-Digital (A/D) utilizado no circuito integrado (CS5463) dos relés tem uma
conversão de 8 bits. Em contraste, ao analisador de energia que possui um conversor (A/D)
92
Validação do sistema proposto - Cálculo do Desequilíbrio de Tensão
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Figura 37: Desequilíbrio da tensão calculado pelo sistema proposto e medido pelo analisador
de energia considerando 24 horas com um intervalo de 5 minutos entre leituras.
120
120
99
100
80
Número de amostras
100
80
60
60
56
44
41
40
40
0
0
1
0
2
2
2
0,3882
1
0
0,4632
0,2382
0,1632
0,0882
0,0132
-0,0618
-0,1368
-0,2118
-0,2868
-0,3618
-0,4368
-0,5118
-0,5868
0
-0,6618
-0,7368
11
20
6
0,3132
22
20
Desequilíbrio de Tensão - Mean Absolute Error (MAE)
Figura 38: Histograma do Mean Absolute Error (MAE) considerando o desequilíbrio de
tensão calculado pelo sistema proposto e medido pelo analisador de energia.
de 24 bits. Além disso, os transdutores utilizados necessitam de um processo de calibração que deve incluir a variação da temperatura de trabalho nos Relés de Telegestão (TR)
para apresentar uma melhor precisão nos dados, podendo ainda, os circuitos dos transdutores serem substituídos por resistores do tipo Shunt. Contudo, o erro apresentado pode ser
aceitável para uma aplicação prática do método de cálculo, considerando todos os benefícios
que o sistema proposto pode oferecer em troca.
5.4 Discussão sobre os valores do desequilíbrio da tensão na rede de distribuição com
fontes de geração de energia fotovoltaica
93
Saliente-se, ainda, que o estudo desenvolvido até este ponto foi submetido no dia
01 de abril de 2023 à revista IEEE Transactions on Power Delivery, que realiza avaliação
nas áreas de ciência da computação e engenharias, e que possui classificação qualis A1 pela
CAPES no quadriênio de 2017-2020.
5.4
Discussão sobre os valores do desequilíbrio da tensão na rede de
distribuição com fontes de geração de energia fotovoltaica
O método de cálculo proposto para realizar o monitoramento do Desequilíbrio da
Tensão (DT) foi validade por meio dos resultados apresentados nas Seções 5.2, 5.3. Após a
validação, o sistema foi utilizado na coleta de 2016 leituras válidas, com intervalos a cada 5
minutos, sendo o período justificado na Seção 4.6.5.
O processo teve como objetivo principal em investigar o impacto da Geração Distribuída (GD) ocasionado por dez geradores, identificados na Figura 14. Assim, com base
neste sistema proposto foi verificado se os níveis de tensão, bem como, o Desequilíbrio da
Tensão (DT) estão em conformidade com os indicadores estabelecidos na Norma PRODIST,
Módulo 8 da ANEEL (ANEEL, 2022).
O processo de monitoramento ocorreu a partir do dia 18/12/2022 das 0 h 0 min 0 s até
25/12/2022 as 12 h 0 min 0 s, e produziu um total de 2016 leituras válidas, das quais somente
32 estão contidos no Anexo D, na Tabela 12. Ressalta-se que existe uma lacuna de 5 h 55
min 0 s iniciada no dia 21/12/2022 as 0 h 20 min 0 s provocada pelo não comissionamento
do Relé 6C à operadora de telefonia do sistema de celular, sendo re-comissionado de forma
remota por este autor através do sistema da empresa Meta Telecom.
Na Figura 39 são apresentadas as leituras das tensões referentes ao Poste 7, obtidas
por meio da IIPu das fases A, B e C em relação ao neutro da RDBT. Na análise dos dados
é possível identificar que no dia 21/12/2022 as 11 h 20 min 0 s ocorreu uma mudança no
perfil da tensão (setas amarelas), sendo identificada como uma possível mudança da linha
do alimentador de média tensão (13,8 kV) para outra linha de alimentação, devido às festividade natalinas. Esse evento foi identificado pela falta de energia nos equipamentos, iniciada
possivelmente após as 11 h 20 min 0 s, e sendo reestabelecida aos equipamentos as 11 h 50
min 0 s. Como resultado é possível observar na Figura 39 um decréscimo nos níveis das
5.4 Discussão sobre os valores do desequilíbrio da tensão na rede de distribuição com
fontes de geração de energia fotovoltaica
94
tensões nas fases A, B e C de aproximadamente 19,41, 18,82, e 16,99 Volts respectivamente
após o reestabelecimento da energia.
Figura 39: Gráfico das leituras realizadas por meio da IIPu dos níveis de tensão das fases A,
B e C em relação ao neutro no poste 7 da rede de distribuição em baixa tensão. A região
verde delimita o intervalo no qual o valor da tensão é adequado segundo a PRODIST através
do Módulo 8 (ANEEL, 2022).
Consequentemente, analisando a Figura 40 percebe-se que o desequilibro da tensão
é maior após esse evento, provavelmente por estarem com os níveis de tensão abaixo do
adequado, conforme definido na PRODIST através do Módulo 8 (ANEEL, 2022), cujos
níveis de tensão são demostrados na legenda da Figura 39 e que o perfil da tensão adequada
está compreendido entre as faixas verdes.
Na Tabela 6 é quantificado o número de amostras que estão fora dos níveis adequados
da tensão a ser fornecida aos clientes, além disso, é identificado na Rede de Distribuição
(RD) que a fase C possui mais cargas ligadas em relação às demais fases devido ao número
de amostras com a faixa de tensão inadequada ser maior. Na sequência são apresentados
na Tabela 7 os percentuais máximos de Desequilíbrio de Tensão (DT) por meio das normas
técnicas e seus respetivos países ou bloco econômico. Assim, com base nestes percentuais é
informada na Tabela 8 a quantidade de amostras e seus percentuais acima dos limites exposto
nas normas citadas na Tabela 7 com base nas 2016 amostras coletadas.
5.4 Discussão sobre os valores do desequilíbrio da tensão na rede de distribuição com
fontes de geração de energia fotovoltaica
95
Figura 40: Gráfico de dispersão do Desequilíbrio da Tensão (DT) na rede de distribuição em
baixa tensão.
Tabela 6: Leituras dos níveis de tensão fora da faixa adequada (Volts) das 2016 amostras
válidas coletadas por fase
Faixa de tensão*
Método da Fase A
Método da Fase B
Método da Fase C
Tensão > 233
231 ≤ Tensão ≥ 233
191 ≤ Tensão ≥ 202
Tensão < 191
10,32%
3,72%
25,00%
2,48%
15,03%
2,08%
21,78%
2,18%
16,79%
1,09%
25,60%
2,08%
Total de amostras
41,52%
41,07%
45,59%
Legenda: Tensão = Valores obtidos por meio do método de cálculo para cada uma das fases.
*Fonte: Valores da faixa de tensão obtidos pela Norma PRODIST, (ANEEL, 2022).
É evidente pela Tabela 8 que ao considerar um limite de 2%, ao invés de 3%, o número de amostras fora do limite aumenta mais de 14 vezes. Na Seção 4.1 foram citados
os Métodos utilizados pela norma PRODIST da (ANEEL, 2022), para calcular o DT através das Equações 1 e 2, sendo estas equações as mesmas relacionadas na norma da IEEE
Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, (IEEE 1159, 2019). Essa
norma recomenda, através de seus estudos e por meio de suas equações, que o Desequilíbrio
de Tensão (DT) seja menor que 2%. Este autor desconhece os critérios e os estudos utilizados pela ANEEL para definir na norma PRODIST da (ANEEL, 2022), com a utilização das
5.4 Discussão sobre os valores do desequilíbrio da tensão na rede de distribuição com
fontes de geração de energia fotovoltaica
96
Tabela 7: Limites definidos para Desequilíbrio da Tensão (DT) por normas técnicas, Technical Report (TR) e Review Panel identificando os países e membros da European Union
(EU)
Norma
País
Limite
PRODIST, MOD. 8 (ANEEL, 2022).
ANSI C84.1-2011, (ANSI, 2020).
IEC TR 61000-3-13:2008, (ANSI, 2011).
IEEE 1159-2019, (IEEE 1159, 2019).
NEMA MG1 14-34, (NEMA, 2016).
Eurogrid GmbH, (GHASSEMI; PERRY, 2014b).
AS/NZS 61000.4.30 (ESC, 2020).
AS/NZS 61000.4.30 (STANDARDS NEW ZEALAND, 2013).
South Africa (NRSPMA, 2003).
Grid Code CC.6.1.5 (b), (GHASSEMI; PERRY, 2014a).
Brasil
USA
UE
USA
USA
Germany
Australia
New Zealand
South Africa
Great Britain
3%
3%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
Equações 1 e 2 que o valor aceito para o Desequilíbrio de Tensão (DT) seja de 3%.
Tabela 8: Quantidade de amostras e seus percentuais acima dos limites.
Limites percentuais
Superior a 3%
Superior a 2%
№ de amostras
Percentuais das amostras
6 Amostras
88 Amostras
0,298%
4,365%
6 Considerações finais
6
97
Considerações finais
Nesta pesquisa foi desenvolvido um sistema computacional para monitoramento da
tensão com a finalidade de identificar os Desequilíbrios da Tensão (DT) ao longo da Rede
de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT). No entanto, também foi possível identificar a
elevação dos níveis da tensão nas três fases em relação ao neutro nas extremidades de um
dos ramos na Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT), ocasionada pela corrente
reversa quando a potência da Geração Distribuída (GD) é maior que o consumo naquele
ramo ou maior que a potência do transformador, visto que se a potência injetada pela Geração
Distribuída (GD) for alta, a corrente reversa gerada poderá ocasionar o aumento das perdas,
ao invés de reduzi-las.
O sistema utiliza a infraestrutura já existente da Iluminação Pública (IPu) para monitorar a tensão, e aplicar um método de cálculo feito com base na primeira e na segunda
leis de Ohm e que é composto por três equações, para ser aplicada no método Cigré. Uma
aplicação desse método de cálculo foi feita para avaliar o impacto da geração da energia fotovoltaica na qualidade da tensão de um logradouro na cidade de Marechal Deodoro/AL que
possui nove residências com sistemas de geração fotovoltaicos. Para coletar os dados que
foram aplicados no método de cálculo desenvolvido, foram utilizados seis relés de telegestão
de baixo custo que foram instalados no logradouro.
O sistema foi validado comparando-se as medições do sistema com as medições de
um analisador de energia profissional. Os resultados mostraram que as medidas do sistema
possuem um erro médio absoluto de 0,096766794 na medição da tensão. Além disso, foi
possível identificar o sentido e o fluxo da corrente na RDBT estudada e que as RDBT que
possuem um escalonamento redutivo da seção dos condutores, com início no transformador
até o final da rede, não são adequadas para logradouros que possuem GD, porque caso nas
extremidades da rede haja os cabos com seção reduzida podem elevar a tensão devido à limitação da resistência à passagem da corrente. Portanto, em função desse método, é possível
redimensionar os cabos da rede de forma adequada para minimizar as perdas de distribuição
ocasionado por um fluxo elevado da corrente reversa.
Após a validação do método de cálculo, foi dado início ao processo de monitoramento
da rede pelos relés de telegestão durante 7 dias, em que foram colhidas 2016 leituras válidas
6 Considerações finais
98
e por meio das quais foi possível observar que o percentual estabelecido pela ANEEL para
o Desequilíbrio da Tensão (DT) dificilmente será ultrapassado, ainda que diante de grandes
variações na tensão. Ademais, caso ocorra este Desequilíbrio da Tensão (DT) a situação provavelmente será extremamente crítica, o que pode apontar a necessidade de revisão referente
ao percentual de 3% estabelecido pela PRODIST no Módulo 8 da ANEEL, (ANEEL, 2022).
No decorrer do estudo foi identificado que a geração de energia por meio de Painéis
Fotovoltaico nas RDBT tem se expandido de forma exponencial, de modo que é necessário
um alto investimento por parte das distribuidoras de energia para realizar o monitoramento do
Desequilíbrio da Tensão (DT) e de seus níveis de tensão, ao longo de uma rede de distribuição em baixa tensão trifásica com neutro. O desbalanceamento de tensão afeta o funcionamento de equipamentos eletrônicos, motores, reguladores de tensão (RTs) e principalmente
os transformadores conectados à rede de distribuição desequilibrada, como consequência
deste desequilíbrio ocorre a redução da potência útil (em Watts) devido ao aumento das perdas elétricas.
Salienta-se, ainda, que não é de conhecimento deste autor, após a revisão sistemática
da literatura descrita no Capitulo 3, trabalhos que se destinam identificar o sentido do fluxo
da corrente elétrica e mensurar o Desequilíbrio da Tensão (DT) em RDBT por meio de um
sistema que utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu), sendo este provavelmente
o primeiro a abordar o tema e a verificar a possibilidade de utilização desta abordagem para
obter resultados satisfatórios. De forma específica, consideramos que o sistema proposto
nessa pesquisa trouxe as seguintes contribuições:
a) Manutenção por tempo indefinido do equipamento no local, uma vez que estará integrado à Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu), enquanto os procedimentos
atualmente existentes de coleta dos dados exigem o deslocamento para instalação
temporária do analisador de energia nos locais a serem verificados;
b) Realização da coleta em tempo real, no momento e nos intervalos desejados;
c) Criação de bases de dados com a capacidade de observar os perfis normal, precário
e crítico da tensão em pontos específicos na Rede de Distribuição em Baixa Tensão
(RDBT), e identificar a Duração Relativa da transgressão para tensão Precária (DRP)
e o para tensão Crítica (DRC);
d) Monitoramento mais eficiente das perdas na distribuição de energia, com um menor
gasto de recursos e tempo;
6 Considerações finais
99
e) Identificação da necessidade do redimensionamento dos cabos na RDBT em função
da corrente reversa ocasionada pelas fontes de Geração Distribuída (GD);
f) Disponibilização de indicadores de forma independente da distribuidora de energia
para promoção de estudos técnicos para auxiliar em politicas pública destinadas à
qualidade, à confiabilidade e à expansão do sistema elétrico em baixa tensão de forma
planejada pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), pela Agência Reguladora de Energia Elétrica (ANEEL), e pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE);
g) Acompanhamento em tempo real dos indicadores de DEC (Duração Equivalente de
Interrupção por Unidade Consumidora) e FEC (Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora) regulamentados pelo Módulo 8 da PRODIST da
ANEEL (ANEEL, 2022) de modo que o consumidor possa ser restituído pelo não
fornecimento de energia;
h) Monitoramento da falta de uma ou mais fases na RDBT pela distribuidora de energia
elétrica;
i) Acompanhamento do conceito de cidades inteligentes ao proporcionar a integração
da Rede de Distribuição em Baixa Tensão (RDBT) a um Cyber-Physical System
(CPS) e, assim, gerenciar de forma mais eficiente o recurso da energia elétrica possibilitando a adequação às demandas energéticas do futuro que necessitarão de uma reorganização nas estruturas das cidades em relação à produção, distribuição e consumo
de energia, em função da diversificação da matriz de energia elétrica, gerenciando de
forma mais eficiente esse recurso por meio de soluções tecnológicas inteligentes, que
proporcionam um melhor acesso aos serviços e uma melhoria na qualidade de vida
das pessoas.
Contudo, o trabalho possui algumas limitações que podem ser tratadas em trabalhos
futuros. Uma das limitações foi a utilização de um hardware para o monitoramento que
possui um conversor analógico digital de baixo custo e um transdutor de tensão com baixa
eficiência em ambientes com alta temperatura. Portanto, um trabalho futuro pode ser a adaptação do hardware atual, ou a utilização de um novo hardware, para considerar um conversor
Analógico/Digital mais preciso e um transdutor de tensão que trabalhe melhor em ambientes
de temperatura elevada. Além disso, o estudo analisou somente o impacto da geração distribuída na RDBT, e que em trabalhos futuros pretende-se realizar essa análise desligando os
sistemas de geração distribuída e comparando o perfil do desequilíbrio de tensão do logradouro em dias com e sem geração distribuída.
6 Considerações finais
100
A pesquisa desenvolvida, então, será submetida a um processo de registro de patente
do modelo computacional proposto, o qual, por intermédio do método de cálculo desenvolvido, utiliza a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) para o sensoriamento e coleta
dos dados em tempo real e, com isso, realiza o monitoramento dos níveis normal, precário
e crítico da tensão, conforme estabelecido no Módulo 8 da PRODIST, (ANEEL, 2021), e
dos tipos de desequilíbrios da tensão, e; identifica o sentido e o fluxo da corrente em pontos
específicos na RDBT. Além disso, será incluído um novo modelo para aquisição das informações contidas das alíneas "a"até "i", citadas anteriormente, com o objetivo de informar
aos Operadores do Sistema de Distribuição (OSDs), à ANEEL e à EPE, acerca da ocorrência
desses anomalias, assim como, dos intervalos e dos períodos de duração.
101
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109
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
Apêndice A
110
Processo requisitando doação de luminárias
usadas
Neste apêndice consta parte do documento referente solicitação de doação de material
usado que foi atendido por meio da doação de um conjunto de seis luminárias usadas que
foram retiradas da iluminação pública para implantação do sistema LED. Destaca-se que
todos os materiais foram realizadas a devida manutenção, bem como testados por mim para
posterior instalação em uma rede de distribuição da iluminação pública.
Resumo dos materiais usados e descrição do que foi doado pela Superintendência
Municipal de Energia e Iluminação Pública de Maceió - SIMA para a realização desta pesquisa: braço de 2 metros galvanizado a fogo; parafusos, porca e arruelas; reatores com
potencia de 100 W e fator de potência de 0,92; relés fotoelétrico com contatos para 1.000
VA, luminárias do tipo fechada com material a base de polietileno do fabricante Schreder,
lâmpadas do tipo vapor de sódio de alta pressão com potência de 100 W do fabricante Avant;
e cabos pp com duas vias para ligação interna da luminária a rede de distribuição.
No entanto, os documentos não foram apensados por completo a pesquisa, em função
da Lei nº 13.709/2018 - Lei Geral de Proteção de Dados Pessoais, que regula as atividades
de tratamento de dados pessoais e que também altera os artigos 7º e 16 do Marco Civil da
Internet. Contudo, os documentos originais estão sob a guarda do autor desta pesquisa.
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
MUNICÍPIO DE MACEIÓ
Secretaria Municipal de Gestão
DTI -Diretoria de Tecnologia da Informação
SIIMM - Sistema Integrado de Informações do Município de Maceió
PROCESSO
6800/40870/2022
Secretaria:
SIMA
Setor:
PROTOCOLO SETORIAL- SIMA
Data:
20/04/2022
Interessado:
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Natureza:
4290 - SOLICITACAO DE SERVIDOR
Assunto:
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Maceió, quarta-feira 20 de abril de 2022 09:36:36
111
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
Requerimento nº 01/2022
A Sua Senhoria
JOÃO GILBERTO C. FOLHA FILHO
Superintendente
Superintendência Municipal de Energia e Iluminação Pública
Rua Márquez de Abrantes S/N, Bebedouro
CEP 57018-330 – Maceió – AL
Senhor Superintendente,
Eu, Luciano Júlio dos Santos, servidor efetivo de matrícula nº
lotado no cargo
de Eletrotécnico desta Superintendência, destaco a importância da vida pública ao longo do meu
processo de qualificação. Possuo graduação em engenharia elétrica, cujo trabalho de conclusão de
curso foi a teoria e prática referente à “Automação Industrial, o Braço Robótico” no ano de 2002, e
devido ao caráter inovador para a época, foi exibido na TV Pajuçara, através do programa Informativo
Educacional Jayme de Altavila. Complementei meus estudos com uma Pós-Graduação em
Engenharia Ambiental, cujo trabalho de conclusão de curso foi a “Análise dos Impactos Ambientais
na Iluminação Pública de Maceió”, advindo da necessidade de condicionar e descartar
adequadamente os resíduos sólidos gerados pela iluminação pública da capital, conforme consta no
meu
Currículo
Lattes
no
Anexo
01,
cujo
endereço
de
acesso
é
http://lattes.cnpq.br/0090210016054468, o qual apresenta a minha formação acadêmica, formação
complementar, vínculos institucionais, áreas de atuação, produções, participações em bancas e
orientações, eventos, congressos, exposições e feiras e outras informações relevantes.
Atualmente estou matriculado no curso de Mestrado junto à Universidade Federal de
Alagoas – UFAL, vinculado ao Instituto de Computação – IC na área de informática, em Engenharia
de Sistemas Computacionais, conforme Anexo 02. A dissertação, com o tema “Monitoramento do
desequilíbrio da tensão ocasionada pela injeção de energia solar advinda da geração distribuída na
rede de baixa tensão: um estudo através da infraestrutura da iluminação pública no município de
Marechal Deodoro”, já foi qualificada pela banca examinadora, conforme histórico escolar, no Anexo
03. No Anexo 04 consta o resumo do estudo que está em desenvolvimento.
O projeto utilizará seis reles de telegestão desenvolvidos por mim, que serão instalados
em luminárias para monitorar os níveis de tensão e do desequilíbrio da tensão entre as fases, quando
ocorre ou não a injeção de energia através de fontes fotovoltaicas. Para tanto, será empregada uma
das métricas existentes e adaptada por mim à utilização da infraestrutura da iluminação pública. Esse
estudo poderá proporcionar aos operadores do sistema de distribuição de energia informações em
tempo real referentes às redes de distribuição em baixa tensão, através de um modelo de aquisição de
dados de baixo custo viabilizada pela infraestrutura da iluminação pública, que, por sua vez, poderá
gerar uma nova fonte de receita para os órgãos gestores da iluminação pública mediante a prestação
de um serviço.
Por essa razão, diante da complexidade do trabalho a ser desenvolvido junto ao Instituto
de Computação – IC da UFAL, solicito ao Senhor a doação de 06 (seis) luminárias completas para
viabilizar o estudo em campo.
Página 2
112
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
Certos de sua atenção, coloco-me à disposição para esclarecimentos adicionais e aguardo
posicionamento desta Superintendência quanto a confirmação desta doação, e caso confirmada será
destacado no estudo a participação desta Superintendência, bem como no artigo de publicação
científica.
Atenciosamente,
Luciano Júlio dos Santos
Página 3
113
114
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Data de abertura
20/04/2022
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Local de origem
SIMA / CHEFIA DE GABINETE
Local de destino
SIMA / DIRETORIA TECNICA
DESPACHO
Encaminhamos os autos para análise e manifestação técnica, no âmbito de sua
competência.
WESLEY FRANS CHAVES FELISMINO
Chefia de Gabinete - SIMA
Maceió/AL, 25 de abril de 2022
A
autenticidade
deste
documento
pode
ser
conferida
https://autentica2.maceio.al.gov.br/AutenticaDocumento, informando o código
FVT408702022 e o Id do documento: 1359174
no
site
verificador:
Documento assinado eletronicamente por WESLEY FRANS CHAVES FELISMINO, CHEFE DE
GABINETE - SIMA, matrícula 954536-0 em 25 de abril de 2022 às 11:31:57
Página 11
115
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Data de abertura
20/04/2022
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Local de origem
SIMA / DIRETORIA TECNICA
Local de destino
SIMA / DIVISAO DE OFICINA ELETRICA E CONTROLE DE
MATERIAL
DESPACHO
Esta Diretoria Técnica encaminha os autos para análise e manifestação, referente à doação de
06 (seis) luminárias para viabilizar estudo em campo, conforme página 2.
José Aleksander Pinheiro Canuto Rocha
Diretor Técnico
Matricula: 954592-1
Maceió/AL, 26 de abril de 2022
A
autenticidade
deste
documento
pode
ser
conferida
https://autentica2.maceio.al.gov.br/AutenticaDocumento, informando o código
MYH408702022 e o Id do documento: 1374531
no
site
verificador:
Documento assinado eletronicamente por JOSE ALEKSANDER PINHEIRO CANUTO,
DIRETOR DA DIRETORIA TECNICA - SIMA, matrícula 954592-1 em 26 de abril de 2022 às
09:24:24
Página 12
116
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Data de abertura
20/04/2022
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Origem
SIMA / DIVISAO DE OFICINA ELETRICA E CONTROLE DE
MATERIAL
TERMO DE JUNTADA
Em 27/04/2022-09:01, certifico que foi juntada aos autos a documentação anexa, que passa a fazer parte do presente
processo administrativo, para oportuna apreciação pela autoridade competente.
Relação do(s) documento(s) juntado(s):
SCAN_20220427_084018995.pdf
SCAN_20220427_085416405.pdf
Maceió/AL, 27 de abril de 2022
A
autenticidade
deste
documento
pode
ser
conferida
https://autentica2.maceio.al.gov.br/AutenticaDocumento, informando o código
WKV408702022 e o Id do documento: 1382863
no
site
verificador:
Documento assinado eletronicamente por EDMILSON ILDEFONSO, ELETRICISTA - SIMA,
matrícula 19055-1 em 27 de abril de 2022 às 09:02:44
Documento assinado eletronicamente por MARCOS ANTONIO ARAUJO, ASSESSOR - SIMA,
matrícula 19046-2 em 27 de abril de 2022 às 09:42:59
Página 13
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
117
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
118
119
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Data de abertura
20/04/2022
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Origem
SIMA / DIVISAO DE OFICINA ELETRICA E CONTROLE DE
MATERIAL
TERMO DE JUNTADA
Em 27/04/2022-09:16, certifico que foi juntada aos autos a documentação anexa, que passa a fazer parte do presente
processo administrativo, para oportuna apreciação pela autoridade competente.
Relação do(s) documento(s) juntado(s):
PROC LUCIANO JULIO.pdf
Maceió/AL, 27 de abril de 2022
A
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SGZ408702022 e o Id do documento: 1383092
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verificador:
Documento assinado eletronicamente por EDMILSON ILDEFONSO, ELETRICISTA - SIMA,
matrícula 19055-1 em 27 de abril de 2022 às 09:17:28
Documento assinado eletronicamente por MARCOS ANTONIO ARAUJO, ASSESSOR - SIMA,
matrícula 19046-2 em 27 de abril de 2022 às 09:42:59
Página 16
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
120
121
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Data de abertura
20/04/2022
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Local de origem
SIMA / DIVISAO DE OFICINA ELETRICA E CONTROLE DE
MATERIAL
Local de destino
SIMA / DIRETORIA TECNICA
DESPACHO
A Assessoria de Oficina Elétrica informa a Diretoria Técnica, que a solicitação do servidor foi
atendida, conforme documentos em anexo.
Maceió/AL, 27 de abril de 2022
A
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SBS408702022 e o Id do documento: 1383481
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verificador:
Documento assinado eletronicamente por MARCOS ANTONIO ARAUJO, ASSESSOR - SIMA,
matrícula 19046-2 em 27 de abril de 2022 às 09:42:59
Página 18
122
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Data de abertura
20/04/2022
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Local de origem
SIMA / DIRETORIA TECNICA
Local de destino
SIMA / CHEFIA DE GABINETE
DESPACHO
Encaminhamos os autos para conhecimento referente à doação dos materiais solicitados pelo Luciano
Júlio, conforme termo de materiais doados nas páginas 14 e 15, e retornando para arquivamento.
José Aleksander Pinheiro Canuto Rocha
Diretor Técnico
Matricula – 954592-1
Maceió/AL, 27 de abril de 2022
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TGF408702022 e o Id do documento: 1384397
no
site
verificador:
Documento assinado eletronicamente por JOSE ALEKSANDER PINHEIRO CANUTO,
DIRETOR DA DIRETORIA TECNICA - SIMA, matrícula 954592-1 em 27 de abril de 2022 às
12:00:12
Página 19
123
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Data de abertura
20/04/2022
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Local de origem
SIMA / CHEFIA DE GABINETE
Local de destino
SIMA / DIRETORIA TECNICA
DESPACHO
Ciente;
Atendida a solicitação das Fls. 2, encaminhamos os autos para arquivamento.
WESLEY FRANS CHAVES FELISMINO
Chefia de Gabinete - SIMA
Maceió/AL, 28 de abril de 2022
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NGP408702022 e o Id do documento: 1387774
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verificador:
Documento assinado eletronicamente por WESLEY FRANS CHAVES FELISMINO, CHEFE DE
GABINETE - SIMA, matrícula 954536-0 em 28 de abril de 2022 às 07:48:53
Página 20
124
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Data de abertura
20/04/2022
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Local de origem
SIMA / DIRETORIA TECNICA
Local de destino
SIMA / DIRETORIA TECNICA
DESPACHO
A Diretoria Técnica arquiva o processo ciente do atendimento através dos Termos de Doações de
Materiais presente nas páginas 14 e 15.
José Aleksander Pinheiro Canuto Rocha
Diretor Técnico
Matrícula: 954592-1
Maceió/AL, 28 de abril de 2022
A
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https://autentica2.maceio.al.gov.br/AutenticaDocumento, informando o código
KOT408702022 e o Id do documento: 1391740
no
site
verificador:
Documento assinado eletronicamente por JOSE ALEKSANDER PINHEIRO CANUTO,
DIRETOR DA DIRETORIA TECNICA - SIMA, matrícula 954592-1 em 28 de abril de 2022 às
09:52:10
125
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
SUPERINTENDÊNCIA MUNICIPAL DE ILUMINAÇÃO DE MACEIÓ
Bebedouro, n° , CEP 57018-330, Bebedouro, Maceió - AL
Tel. 3312-5310, CNPJ 00.734.571/0001-50
Processo
6800.40870.2022
Data de abertura
20/04/2022
Interessado
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
Assunto
SOL. COLABORAÇÃO TÉCNICA PARA O MESTRADO.
Local de origem
SIMA / CHEFIA DE GABINETE
TERMO DE ARQUIVAMENTO PROCESSUAL
Em 28/04/2022, certifico, para os devidos fins, que foi solicitado o arquivamento do processo supra, bem como que a
parte interessada foi formalmente notificada, através de correspondência eletrônica (e-mail), expedida
automaticamente pelo presente sistema, nos termos do disposto no art. 25 da lei municipal nº 6987 de 11/05/2020,
para ciência da integralidade dos atos processuais e eventual apresentação de recurso no prazo legal, sob pena de
arquivamento do processo. O arquivamento do presente processo ocorrerá em razão da ausência de manifestação da
parte interessada no prazo legal.
FRANCISCA FERREIRA LOPES
AUXILIAR - SERVICOS GERAIS
19745-9
A
autenticidade
deste
documento
pode
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conferida
https://autentica2.maceio.al.gov.br/AutenticaDocumento, informando o código
RKM408702022 e o Id do documento: 1395219
no
site
verificador:
Documento assinado eletronicamente por FRANCISCA FERREIRA DO NASCIMENTO,
AUXILIAR - SERVICOS GERAIS - SIMA, matrícula 19745-9 em 28 de abril de 2022 às
12:25:56
126
Apêndice A - Processo requisitando doação de luminárias usadas
Sumário
1358291 - CapaProcesso
1
1358292 - PMM Iluminação_Luciano
2
1359174 - DESPACHO
11
1374531 - DESPACHO DT
12
1382863 - termoJuntada-27/04/2022-09:01
13
1382864 - SCAN_20220427_084018995
14
1382865 - SCAN_20220427_085416405
15
1383092 - termoJuntada-27/04/2022-09:16
16
1383093 - PROC LUCIANO JULIO
17
1383481 - Despacho DOE
18
1384397 - DESPACHO DT
19
1387774 - DESPACHO
20
1391740 - Despacho DT
21
1395219 - termoArquivamento_6800.40870.2022
22
Apêndice B - Termos de cooperação técnica realizado com os moradores
Apêndice B
127
Termos de cooperação técnica realizado com
os moradores
Neste apêndice consta o modelo dos termos de cooperação técnica dos noves moradores que possui um sistema de geração de energia através dos painéis fotovoltaicos que estão
ligados na mesma rede de distribuição do logradouro. Os moradores que possui o sistema
de Geração Distribuída (GD), eu Luciano Júlio, Audálio Júlio, José Rodrigues, José Lessa,
Benedito Rodrigues, Paulo Assunção, Walkiria de Barros e Edinaldo Almeida, confirmaram
por meio dos termos, que colabora com projeto de pesquisa do mestrado com objetivo de
contribuir para o desenvolvimento tecnológico e científico brasileiro, em particular do estado de Alagoas, na área de Ciência da Computação, na linha de pesquisa em Engenharia de
Sistemas Computacionais.
No entanto, os documentos não foram apensados a pesquisa, em função da Lei nº
13.709/2018 - Lei Geral de Proteção de Dados Pessoais, que regula as atividades de tratamento de dados pessoais e que também altera os artigos 7º e 16 do Marco Civil da Internet.
Contudo, os documentos originais estão sob a guarda do autor desta pesquisa.
Apêndice B - Termos de cooperação técnica realizado com os moradores
TERMO DE COOPERAÇÃO TÉCNICA ENTRE PESSOAS FÍSICAS
Eu, LUCIANO JÚLIO
, brasileiro, portador da Carteira de Identidade nº
expedida
pela SSP/AL, inscrito no CPF sob o n°
, residente e domiciliado na R.
, CEP
, Marechal Deodoro/AL, portador do e-mail
e do número de
telefone (82)
, e a LUCIANO JÚLIO
, brasileiro (a), portador (a) da Carteira
de Identidade nº
expedida pela SSP/AL, inscrito no CPF sob o n°
, residente e
domiciliada na
, CEP
, Marechal Deodoro/AL, portador
(a) do e-mail
e do número de telefone (82)
, resolvem celebrar o
presente termo de cooperação, que se regerá pelas seguintes cláusulas:
CLÁUSULA PRIMEIRA – DO OBJETO
1.1. O presente Termo de Cooperação Técnica tem a finalidade de apoiar o projeto de pesquisa do mestrando
Luciano Júlio dos Santos na área de Engenharia de Sistemas Computacionais, vinculado ao Instituto de
Computação – IC, junto à Universidade Federal de Alagoas – UFAL, conforme apresentado no Anexo 01. O
objetivo é realizar o controle para ligar e desligar o disjuntor do circuito de alimentação do inversor solar à
rede de distribuição da concessionaria de energia local, por um período de 01 (um) dia, de modo a contribuir
para uma coleta de dados na rede de distribuição, os quais contribuirão para a construção da dissertação do
Mestrado. Este período poderá ser ressarcido a critério do colaborador pelo valor da capacidade de geração
de um dia a ser pago em reais em função do valor do kWh gerado. O valor será pago no dia antecedente ao
desligamento ou de forma acordada entre as partes. Sendo exposto no item 3.1 os termos da cooperação.
CLÁUSULA SEGUNDA – DO RESUMO DO ESTUDO
2.1. A pesquisa do mestrado tem como tema o “Monitoramento do desequilíbrio da tensão ocasionada pela
injeção de energia solar advinda da geração distribuída na rede de baixa tensão: um estudo através da
infraestrutura da iluminação pública no município de Marechal Deodoro”, e já se encontra qualificada pela
banca examinadora, conforme histórico escolar, no Anexo 02. O projeto utilizará relés de telegestão instalados
em luminárias da iluminação pública para monitorar os níveis de tensão e do desequilíbrio da tensão entre as
fases, quando ocorre ou não a injeção de energia através de fontes fotovoltaicas, através da aplicação de
uma métrica existente adaptada à infraestrutura da iluminação pública. Esse estudo poderá proporcionar aos
operadores do sistema de distribuição de energia informações em tempo real referentes às redes de
distribuição em baixa tensão, através de um modelo de aquisição de dados de baixo custo viabilizada pela
infraestrutura da iluminação pública, e, assim, permitirá o desenvolvimento de políticas públicas com a
finalidade de aprimorar a qualidade da energia fornecida aos consumidores. No Anexo 03 consta o resumo
do estudo que está em desenvolvimento. Corrobora-se ainda que o currículo Lattes do pesquisador está
disponível no Anexo 04, cujo endereço de acesso é http://lattes.cnpq.br/0090210016054468, o qual apresenta
a formação acadêmica, formação complementar, vínculos institucionais, áreas de atuação, produções,
participações em bancas e orientações, eventos, congressos, exposições e feiras e outras informações
relevantes.
CLÁUSULA TERCEIRA – DAS OBRIGAÇÕES DO PROPRIETÁRIO DO IMÓVEL COM GERAÇÃO DE
ENERGIA FOTOVOLTAICA
3.1. Compete à Parte que possui o imóvel com geração de energia fotovoltaica:
a) Facilitar, ao responsável pela pesquisa do mestrado, o acesso ao disjuntor do quadro de proteção
do lado da tensão e corrente alternada (C.A.) do inversor de solar, acompanhando-o pessoalmente ou
por representante indicado, durante o procedimento de desligamento e religamento deste dispositivo
de proteção;
b) Comprometer-se a manter o disjuntor desligado por 24 (vinte quatro) horas, a partir da visita do
responsável pela pesquisa do mestrado, no horário das 19:00h às 20:00h até o mesmo horário do dia
seguinte, quando ocorrerá nova visita e será realizado o processo de religamento do disjuntor;
c) Comprometer-se a não realizar a cobrança, ao responsável da pesquisa, dos custos referentes ao
período em que o sistema de geração fotovoltaico do imóvel não injetará energia em kWh na rede de
distribuição, de forma que todos os procedimentos serão executados de forma gratuita com o objetivo
de contribuir com a ciência brasileira.
CLÁUSULA QUARTA – DAS OBRIGAÇÕES DO RESPONSÁVEL PELA PESQUISA DO MESTRADO
4.1. Compete à Parte responsável pela pesquisa do mestrado:
a) Executar exclusivamente as manobras de desligamento e religamento do disjuntor do quadro de
proteção do lado da tensão e corrente alternada (C.A) do inversor de solar, sob o acompanhamento do
responsável do imóvel, ou por representante indicado por ele;
128
Apêndice B - Termos de cooperação técnica realizado com os moradores
b) Realizar visitas para o desligamento e o religamento do disjuntor, durante o período noturno, entre
os horários das 19:00h às 20:00h em dias consecutivos;
c) Informar com antecedência de 72 horas o dia em que serão realizados os procedimentos
estabelecidos na cláusula terceira, item 3.1, através de ligação, e-mail ou por WhatsApp.
CLÁUSULA QUINTA – CONFIDENCIALIDADE
5.1. As partes se comprometem, por si, e seus representantes, em manter sigilo e confidencialidade sobre as
discussões de temas estratégicos e sobre o conteúdo do projeto, no âmbito deste Termo que deverá ser
celebrado. Esta obrigação permanecerá em vigor por 2 (dois) anos após o término deste Termo.
5.1.1. A obrigação de confidencialidade ora estabelecida não se aplica às informações que forem requeridas
por autoridades competentes. Neste caso, obrigam-se as partes (i) a informar prontamente um ao outro o
recebimento de ordem de autoridade competente para a divulgação; e (ii) a limitar-se a divulgar apenas as
informações que forem efetivamente objeto do requerimento.
CLÁUSULA SEXTA – CITAÇÕES DA PESQUISA PARA AS REFERÊNCIAS DO PROJETO
6.1. A exceção do nome do proprietário do imóvel, o responsável pela pesquisa NÃO divulgará nas
publicações em revista cientifica e na dissertação do mestrado qualquer dado pessoal, bem como o endereço
da parte que contribuir com a pesquisa do mestrado na formalidade desta da cooperação técnica com base
nas cláusulas primeira a e terceira deste termo.
CLÁUSULA SÉTIMA – DA VIGÊNCIA
7.1. O presente Termo de Cooperação entrará em vigor no dia seguinte à assinatura entre as partes e terá
duração de 8 (meses) meses para a consecução de seu objeto, podendo ser prorrogado, por acordo das
partes, mediante lavratura de Termo Aditivo.
CLÁUSULA OITIVA – DA EXTINÇÃO, RESCISÃO E DENÚNCIA
8.1. O presente acordo extinguir-se-á pelo decurso do prazo de vigência, após a realização dos serviços,
podendo ainda ser desfeito por mútuo consenso, sendo mantida apenas a cláusula quinta de
confidencialidade;
8.2. Este Termo também poderá ser extinto pela superveniência de norma legal que o torne formal ou
materialmente inexequível;
8.3 Este Termo poderá ser denunciado ou rescindido por qualquer das partes, mediante comunicação formal,
com antecedência mínima de 30 (trinta) dias.
CLÁUSULA NONA – RESULTADOS ESPERADOS
9. O avanço do conhecimento científico e/ou tecnológico no tema relacionado, corroborará para formação de
recursos humanos de alto nível que contribuirá para o desenvolvimento científico e tecnológico do Estado de
Alagoas, e do Brasil. Sendo fornecido por e-mail ou por WhatsApp um link para acessar a pesquisa após a
conclusão do mestrado.
Marechal Deodoro/AL, 26 de março de 2022.
Luciano Júlio dos Santos
Mestrando e responsável pela pesquisa
Responsável pelo imóvel que possui a geração
através do sistema fotovoltaico
Pessoa indicada pelo responsável do imóvel que
possui a geração através do sistema fotovoltaico
Testemunha
Testemunha
129
Apêndice C - Cooperação técnica com P.M. de Marechal Deodoro
Apêndice C
130
Cooperação técnica com P.M. de Marechal Deodoro
Neste apêndice consta o pedido referente a instalação de seis luminárias completas
que foram instaladas na rede de distribuição da iluminação pública, cujo resumo dos materiais doados ao município são: braço de 2 metros galvanizado a fogo; parafusos, porca e
arruelas; reatores com potencia de 100 W e fator de potência de 0,92; relés fotoelétrico com
contatos para 1.000 VA, luminárias do tipo fechada com material a base de polietileno do
fabricante Schreder, lâmpadas do tipo vapor de sódio de alta pressão com potência de 100
W do fabricante Avant; e cabos pp com duas vias para ligação interna da luminária a rede de
distribuição.
Em resposta ao requerimento o Secretário de Iluminação o Sr. Thélio Barreto informa
que mostrou-se desposto a colabora com o estudos, visando não somente a importância em
somar com o processo educacional, mas também visando futuras melhorias para o município de Marechal Deodoro. Colocando a disposição equipe técnica necessária dentro das
disponibilidades do setor.
No entanto, os documentos não foram apensados por completo a pesquisa, em função
da Lei nº 13.709/2018 - Lei Geral de Proteção de Dados Pessoais, que regula as atividades de
tratamento de dados pessoais e que também altera os artigos 7º e 16 do Marco Civil da Internet. Contudo, os documentos originais estão sob a guarda do autor desta pesquisa.
Apêndice C - Cooperação técnica com P.M. de Marechal Deodoro
131
Apêndice C - Cooperação técnica com P.M. de Marechal Deodoro
132
133
Apêndice C - Cooperação técnica com P.M. de Marechal Deodoro
Anexo 05 - Relação dos materiais para doação
RELAÇÃO DOS MATERIAL DESTINADO A DOAÇÃO
Itens
Descrição
Quantidade
01
Luminária usada Opalo para lâmpada de 100W – Fabricante Schreder
06 un
02
Braço de ferro galvanizado a fogo usado com projeção de 2 metros
06 un
03
Reator para uso interno para potência de 100W, capacitor e ignitor,
usados.
06 un
04
Lâmpada do tipo vapor de sódio de alta pressão de 100W, usada.
06 un
05
Relé foto elétrico do tipo NF, usado.
06 un
06
Parafuso de aço galvanizado de 12” com porca e arruela quadrada,
usado.
06 un
07
Cabo PPP com seção de 2,5mm² para conexão da luminária a rede de
distribuição.
15 metros
Apêndice C - Cooperação técnica com P.M. de Marechal Deodoro
134
Apêndice D - Contrato firmado com a Hostinger
Apêndice D
135
Contrato firmado com a Hostinger
C
Neste apêndice consta o contrato disponível em: https://www.hostinger.com.br/
contrato-de-hospedagem, Acessado em: 01 de agosto de 2022 e a tela inicial do painel de
controle com a descrição básica dos serviços. A empresa Hostinger foi responsável em fornecer um servidor através de um contrato que dentre os serviços acordados junto a empresa
constam: disponibilidade para o gerenciamento de bancos de dados no formato MySQL com
suporte a linguagem PHP 5.0 ou superior, SSL, Proteção hotlink e Gerenciamento de IP
(Internet Protocol).
A base de comunicação dos dados é realizada através do Protocolo HTTP no qual
permite fornecer acesso aos dados que estão hospedados em um servidor na nuvem com
capacidade de gerar conteúdo dinâmico, a qual permite a troca de dados entre o servidor e os
relés de telegestão, e que pode ser acessado em qualquer navegador que execute os códigos
HTML, CSS e JavaScript.
No entanto, os documentos não foram apensados por completo a pesquisa, em função
da Lei nº 13.709/2018 - Lei Geral de Proteção de Dados Pessoais, que regula as atividades de
tratamento de dados pessoais e que também altera os artigos 7º e 16 do Marco Civil da Internet. Contudo, os documentos originais estão sob a guarda do autor desta pesquisa.
Apêndice D - Contrato firmado com a Hostinger
136
Apêndice D - Contrato firmado com a Hostinger
137
Apêndice E - Contrato firmado com a Meta Telecom
Apêndice E
138
Contrato firmado com a Meta Telecom
Neste apêndice consta o contrato da pessoa física realizado com a empresa Meta
Telecom Telecomunicações Ltda, a qual fornece serviços de conectividade gerenciada para
telemetria dos sistema de telegestão e Internet das Coisas. O contrato descreve a prestação
de serviço para um plano M2M, cuja descrição, quantidade e preço unitário por produto e
serviço é: chip M2M utilizando a operadora Claro com franquia de 100 MB; quantidade de 7
(sete) chips; valor por chip R$ 11,50, e; valor de R$80,50 por mês para prestação dos serviço.
Sendo utilizados apenas seis chips SIM Card do tipo M2M para instalação nos seis Relés de
Telegestão (RT). A figura neste apêndice apresenta os sete chips adquiridos e o modelo do
relé de telegestão com o adesivo a ser instalado na rede de distribuição.
No entanto, os documentos não foram apensados por completo a pesquisa, em função
da Lei nº 13.709/2018 - Lei Geral de Proteção de Dados Pessoais, que regula as atividades de
tratamento de dados pessoais e que também altera os artigos 7º e 16 do Marco Civil da Internet. Contudo, os documentos originais estão sob a guarda do autor desta pesquisa.
Apêndice E - Contrato firmado com a Meta Telecom
139
Apêndice E - Contrato firmado com a Meta Telecom
140
Apêndice E - Contrato firmado com a Meta Telecom
141
Apêndice E - Contrato firmado com a Meta Telecom
142
143
Apêndice E - Contrato firmado com a Meta Telecom
META TELECOM GESTORA DE DADOS LTDA
https://metatelecom.com.br/
CNPJ: 06.021.578/0001-00 | Inscrição Estadual: 206.767.494.118 | Inscrição Municipal: 4AK7704
ALAMEDA RIO NEGRO, 1030 - ALPHAVILLE CENTRO INDUSTRIAL E EMPRESARIAL/ALPHAV
Barueri - SP - CEP: 06454-000
Telefone: (19) 9
Recibo de Prestação de Serviço nº 0000000042
Emissão:
Cliente:
Barueri (SP), 27 de dezembro de 2022.
LUCIANO JULIO DOS SANTOS
CPF
Objeto:
Descrição
Valor Total
Simcard Conectividade - Gestão e suporte a conectividade
Vencimento:
dia 10/01/2023 no valor de R$ 80,50
Observações:
Página 1 de 1
80,50
Total Bruto
Descontos
Total Líquido
80,50
0,00
80,50
Apêndice E - Contrato firmado com a Meta Telecom
Fotos dos SIM Card adquiridos através do contrato com a empresa Meta Telecom para serem
instalados nos relés de telegestão que utilizaram a infraestrutura da iluminação pública para coleta
d criou este os dados.
Fonte: Autor
144
Apêndice F - Resumo do desenvolvimento dos relés de telegestão
Apêndice F
145
Resumo do desenvolvimento dos relés de telegestão
Neste apêndice consta algumas etapas de forma resumida realizadas para o desenvolvimento dos relés de telegestão por este autor, cuja aplicação será exclusivamente para
validar a métrica a ser aplicada no Método Cigré (IEEE 1159, 2019) como proposta de
monitoramento do Desequilíbrio da Tensão (DT) utilizando a Infraestrutura da Iluminação
Pública (IIPu).
Apêndice F - Resumo do desenvolvimento dos relés de telegestão
RELATÓRIO RESUMIDO DAS ATIVIDADES DE DESENVOLVIMENTO DO RELÉ DE TELEGESTÃO
O resumo foi dividido em cinco etapas descrevendo por fotos desde o processo de modelagem
3D para construção da caixa que condiciona o circuito eletrônico do relé de telegestão, do
desenvolvimento da printed circuit boards (PCB) que foi fabricado pela JLCPCB e da solda dos
componentes realizado por este autor:
1º ETAPA – Desenhos realizado através da ferramenta 3D do AutoCAD para modelagem da caixa
do circuito do relé de telegestão. A Figura 01 apresenta uma perspectiva da caixa com uma vista
superior e uma vista inferior com terminais elétricos. A Figura 02 apresenta as perspectivas da
base da caixa e a segunda imagem da perspectiva da tampa da caixa. Por fim, a Figura 03 é uma
perspectiva da peça desenvolvida para suporte da antena do GPS e do GPRS a ser instalada no
interior da caixa do relé de telegestão.
FIGURA 01 - Perspectiva das peças da caixa FIGURA 02 - Perspectiva superior das peças
com vista superior e inferior com os terminais da base e da tampa da caixa.
elétricos.
FIGURA 03 - Perspectiva superior e inferior do suporte da antena do GPS e GPRS instalado no
interior da caixa de passagem.
146
Apêndice F - Resumo do desenvolvimento dos relés de telegestão
2º ETAPA – As Figuras 04, 05, 06, 07, 08 e 09, apresentam a tampa e a base da caixa do relé,
incluindo o suporte das antenas do GPS e do GPRS. A ferramenta Ultimaker Cura foi utilizada
para gerar os arquivos de impressão 3D a serem utilizados na impressora Ender 3 Pro.
FIGURA 04 – Visualização da tampa da caixa FIGURA 05 – Visualização da tampa da caixa a
para impressão na impressora Ender 3 Pro.
ser impressa com suportes quando realizada
através da impressora Ender 3 Pro.
FIGURA 06 – Visualização da base da caixa FIGURA 07 – Visualização da base da caixa do
para impressão na impressora Ender 3 Pro.
relé de telegestão quando realizada através
da impressora Ender 3 Pro.
FIGURA 08 – Visualização do suporte das
antenas do GPS e GPRS a ser instalado na
caixa do relé de telegestão para impressão
na impressora Ender 3 Pro.
FIGURA 09 – Visualização do suporte das
antenas do GPS e GPRS quando realizada
através da impressora Ender 3 Pro.
147
Apêndice F - Resumo do desenvolvimento dos relés de telegestão
3º ETAPA – As Figuras 10, 11, 12, 13 e 14, apresentam as vistas da tampa e da base da caixa do
circuito eletrônico do relé de telegestão, e do suporte das antenas do GPS e GPRS após a
impressão realizada através da impressora Ender 3 Pro:
FIGURA 10 – Visualização externa da tampa
da caixa após a impressão realizada através
da impressora Ender 3 Pro. O adesivo
indicando que o equipamento foi utilizando
para pesquisa de mestrado junto a
universidade, no qual foi colocado
posteriormente.
FIGURA 11 – Visualização interna da tampa
da caixa após a impressão realizada através
da impressora Ender 3 Pro. Os pinos
dourados são utilizados para fixar a PCB
através de parafusos a estrutura.
FIGURA 12 – Visualização interna da base da
caixa após a impressão realizada através da
impressora Ender 3 Pro com alguns
componentes elétricos e eletrônicos já
instalados.
FIGURA 13 – Visualização inferior da base da
caixa após a impressão realizada através da
impressora Ender 3 Pro com alguns
componentes
e
terminais
elétricos
instalados.
FIGURA 14 - Perspectiva do suporte da antena do GPS e GPRS instalado no interior da caixa
de passagem.
148
Apêndice F - Resumo do desenvolvimento dos relés de telegestão
149
Apêndice G - Relatório fotográfico simples das atividades
Apêndice G
150
Relatório fotográfico simples das atividades
Neste apêndice consta um relatório fotográfico simples de forma resumida que demostra as etapas de testes dos relés de telegestão, apresenta o modelo do analisador de energia utilizado para validar os valores da métrica, mostra os pontos de iluminação que foram
substituídos conforme necessidade do estudo, os quais são do tipo vapor de sódio, bem como,
o seu funcionamento durante o período noturno, expõe a instalação do analisador de energia
na rede de distribuição, e por fim, apresenta a plataforma WEB desenvolvida por este autor
para controle, monitoramento e gestão dos pontos da iluminação pública (IPu).
Apêndice G - Relatório fotográfico simples das atividades
RELATÓRIO FOTOGRÁFICO SIMPLES DAS ATIVIDADES DE TESTES DOS RELÉS DE TELEGESTÃO
NAS LUMINÁRIAS, JUNTO COM O ANALISADOR DE ENERGIA E SUAS INSTALAÇÕES NA REDE
DE DISTRIBUIÇÃO
Este resumo fotográfico tem como objetivo expor os procedimentos de testes dos relés de
telegestão desenvolvendo por este autor, apresentar o analisador de energia utilizado no estudo
e, por fim, mostrar as etapas de instalação e funcionamento na rede de distribuição.
FIGURA 01 - Perspectiva das luminárias com os relés de telegestão instalados acima.
FIGURA 02 – Testes individuais das luminárias acionadas de forma remota pelos relés de
telegestão.
151
Apêndice G - Relatório fotográfico simples das atividades
FIGURA 03 – Analisador de energia utilizado para realizar o monitoramento das tensões na
rede de distribuição, bem como para calibrar um dos relés, assim como para verificar os erros
de medição de todos os relés com relação a este analisador.
FIGURA 04 – Luminárias com os relés de telegestão ligadas no mesmo ponto de energia e na
mesma fase do analisador de energia modelo PowerNET P-600 G4 do fabricante IMS.
152
Apêndice G - Relatório fotográfico simples das atividades
FIGURA 05 – Substituição das luminárias na rede de distribuição conforme proposta do
estudo. Imagem do segundo ponto de iluminação ligado a fase B.
FIGURA 06 – Substituição das luminárias na rede de distribuição conforme proposta do
estudo. Imagem do quinto ponto de iluminação ligado a fase B. (Conexão realizada por
conector do tipo cunha para evitar folga da ligação dos cabos a rede de distribuição.
153
Apêndice G - Relatório fotográfico simples das atividades
FIGURA 07 – Substituição da quarta luminária
na rede de distribuição ligada a fase A e
instalação do analisador de energia modelo
PowerNET P-600 G4 do fabricante IMS,
conforme proposta do estudo.
FIGURA 08 – Imagem ampliada da
instalação do analisador de energia modelo
PowerNET P-600 G4 do fabricante IMS,
conforme proposta do estudo.
FIGURA 09 – Instalação do analisador de energia no poste 07, aonde está instalado o 4 relé
de telegestão da iluminação pública, no qual foi aplicada a métrica.
154
Apêndice G - Relatório fotográfico simples das atividades
FIGURA 10 – Imagem do primeiro ponto de FIGURA 11 – Imagem do segundo ponto
iluminação ligado a fase A.
de iluminação ligado a fase B e o próximo
ponto de iluminação ligado a fase C.
FIGURA 12 – Imagem do quinto ponto de FIGURA 13 – Medição realizada por trena
iluminação ligado a fase B e do próximo ponto de com objetivo de verificar a distância entre
iluminação ligado a fase C..
os pontos de iluminação do estudo.
155
Apêndice G - Relatório fotográfico simples das atividades
FIGURA 14 – Imagem dos três primeiros
pontos de iluminação com lâmpadas do tipo
vapor de sódio, ligado respectivamente nas
fases A, B e C e ao fundo é possível identificar
os últimos três pontos de iluminação.
FIGURA 15 – Imagem dos três últimos pontos
de iluminação com lâmpadas do tipo vapor
de sódio, ligado respectivamente nas fases A,
B e C.
FIGURA 16 – Plataforma WEB desenvolvida por este autor para controle, monitoramento e
gestão para iluminação pública.
156
Anexo A - Tabela 9
Anexo A
157
Tabela 9
Na tabela 9 as colunas [RL 1 (V)] até [(RL 6 (V)] exibem os valores das tensões
coletadas pelos réles de telegestão, na sequência é exposto a coluna [Analisador (V)] os
valores das tensões coletadas pelo analisador de energia, e posteriormente nas colunas [DF
RL1 (V)] até [DF RL6 (V)] são expostos os valores da diferença da tensão dos relés em
relação aos do analisador de energia. Todas as leituras de tensão dos equipamentos foram
realizadas em um ambiente controlado pelo autor.
Nº
RL 1 (V) RL 2 (V) RL 3 (V) RL 4 (V) RL 5 (V) RL 6 (V)Analisador (V) Tempo (RL) (AE)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
222,728
222,121
226,084
226,774
226,754
221,733
223,420
222,799
222,051
222,380
223,454
223,370
222,218
224,253
224,683
223,182
223,072
222,772
226,002
224,667
223,565
227,209
223,421
224,088
225,412
225,213
223,769
221,867
224,846
225,552
227,250
227,180
222,617
222,163
225,965
226,659
226,741
221,570
223,334
222,602
221,931
222,289
223,286
223,293
221,988
224,154
224,558
223,039
222,949
222,509
225,886
224,563
223,327
227,042
223,271
223,893
225,282
225,156
223,621
221,773
224,593
225,402
226,884
226,607
222,261
221,806
225,639
226,292
226,254
221,203
222,941
222,227
221,509
221,642
223,023
222,871
221,574
223,732
224,161
222,623
222,562
222,175
225,425
224,094
222,904
226,581
222,872
223,486
224,778
224,682
223,213
221,381
224,242
225,118
226,544
226,578
221,056
220,337
224,228
224,862
224,945
219,818
221,605
220,881
220,204
220,530
221,602
221,441
220,229
222,363
222,774
221,272
221,278
220,865
224,062
222,800
221,573
225,229
221,512
222,142
223,398
223,276
221,865
220,055
222,853
223,698
225,094
224,807
222,231
221,947
225,820
226,469
226,568
221,462
223,241
222,544
221,788
221,951
223,345
223,147
221,915
224,087
224,504
222,976
222,925
222,590
225,793
224,494
223,256
226,936
223,209
223,854
225,121
225,037
223,566
221,761
224,670
225,351
226,826
226,736
222,462
221,994
225,855
226,507
226,644
221,424
223,230
222,523
221,781
222,174
223,186
223,080
221,863
224,057
224,497
222,990
222,992
222,528
225,748
224,409
223,229
225,084
223,172
223,818
225,190
224,959
223,529
221,708
224,553
225,347
226,793
226,394
220,620
220,060
223,710
224,470
224,770
219,740
221,490
220,820
220,050
220,440
221,430
221,390
220,210
222,300
222,700
221,290
221,110
220,750
223,950
222,740
221,540
223,700
221,480
222,050
223,370
223,420
221,790
219,930
222,690
223,670
224,890
224,360
24/11/2022 00:40:00
24/11/2022 00:50:00
24/11/2022 01:00:00
24/11/2022 01:10:00
24/11/2022 01:20:00
24/11/2022 01:30:00
24/11/2022 01:40:00
24/11/2022 01:50:00
24/11/2022 02:00:00
24/11/2022 02:10:00
24/11/2022 02:20:00
24/11/2022 02:30:00
24/11/2022 02:40:00
24/11/2022 02:50:00
24/11/2022 03:00:00
24/11/2022 03:10:00
24/11/2022 03:20:00
24/11/2022 03:30:00
24/11/2022 03:40:00
24/11/2022 03:50:00
24/11/2022 04:00:00
24/11/2022 04:10:00
24/11/2022 04:20:00
24/11/2022 04:30:00
24/11/2022 04:40:00
24/11/2022 04:50:00
24/11/2022 05:00:00
24/11/2022 05:10:00
24/11/2022 05:20:00
24/11/2022 05:30:00
24/11/2022 05:40:00
24/11/2022 05:50:00
DF RL1 (V) DF RL2 (V) DF RL3 (V) DF RL4 (V) DF RL5 (V) DF RL6 (V)
2,108
2,061
2,374
2,304
1,984
1,993
1,930
1,979
2,001
1,940
2,024
1,980
2,008
1,953
1,983
1,892
1,962
2,022
2,052
1,927
2,025
3,509
1,941
2,038
2,042
1,793
1,979
1,937
2,156
1,882
2,360
2,820
1,997
2,103
2,255
2,189
1,971
1,830
1,844
1,782
1,881
1,849
1,856
1,903
1,778
1,854
1,858
1,749
1,839
1,759
1,936
1,823
1,787
3,342
1,791
1,843
1,912
1,736
1,831
1,843
1,903
1,732
1,994
2,247
1,641
1,746
1,929
1,822
1,484
1,463
1,451
1,407
1,459
1,202
1,593
1,481
1,364
1,432
1,461
1,333
1,452
1,425
1,475
1,354
1,364
2,881
1,392
1,436
1,408
1,262
1,423
1,451
1,552
1,448
1,654
2,218
0,436
0,277
0,518
0,392
0,175
0,078
0,115
0,061
0,154
0,090
0,172
0,051
0,019
0,063
0,074
0,018
0,168
0,115
0,112
0,060
0,033
1,529
0,032
0,092
0,028
0,144
0,075
0,125
0,163
0,028
0,204
0,447
1,611
1,887
2,110
1,999
1,798
1,722
1,751
1,724
1,738
1,511
1,915
1,757
1,705
1,787
1,804
1,686
1,815
1,840
1,843
1,754
1,716
3,236
1,729
1,804
1,751
1,617
1,776
1,831
1,980
1,681
1,936
2,376
1,842
1,934
2,145
2,037
1,874
1,684
1,740
1,703
1,731
1,734
1,756
1,690
1,653
1,757
1,797
1,700
1,882
1,778
1,798
1,669
1,689
1,384
1,692
1,768
1,820
1,539
1,739
1,778
1,863
1,677
1,903
2,034
158
LEGENDA: RL corresponde a Relé, seguido da respectiva numeração que varia de 1 a 6, (V) corresponde à tensão monitorada em Volts; Tempo RL corresponde ao registro de tempo dos relés;
Analisador (V) corresponde à tensão monitorada pelo analisador de energia em Volts; Tempo AE corresponde ao registro de tempo do analisador de energia. Fonte: Elaborado pelo autor.
Anexo A - Tabela 9
Tabela 9: Valores das tensões coletadas pelos seis relés e pelo analisador de energia durante 5 horas - Para o cálculo do fator de correção
Anexo B - Tabela 10
Anexo B
159
Tabela 10
Na tabela 10 as colunas [RL 1A (V)] até [(RL 6C (V)] exibem os valores das tensões
após a aplicação dos fatores de correção, na sequência é exposto nas colunas de [M.Fase A
(V)] até [M.Fase C (V)], cujos valores das tensões são obtidos após a aplicação do métodos
de cálculo descrito na Seção 4.4.2, conforme Figura 19. Em seguida são expostos nas colunas de [M.Fase AB(V)] até [M.Fase CA(V)] os valores das tensões entre as fases, calculados
por meio das equações de circuitos polifásicos, expressas na Seção 4.2. Por fim, são utilizados os dados no Método Cigré, cujas equações são demostradas na Seção 4.1, ademais, os
resultados são apresentados nas colunas [ β ] e [ DT% ] o Desequilibro da Tensão.
Nº
Tempo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
30/11/2022 17:55:01
30/11/2022 18:00:01
30/11/2022 18:05:01
30/11/2022 18:10:01
30/11/2022 18:15:01
30/11/2022 18:20:01
30/11/2022 18:30:01
30/11/2022 18:35:01
30/11/2022 18:40:01
30/11/2022 18:45:01
30/11/2022 18:50:01
30/11/2022 18:55:01
30/11/2022 19:00:01
30/11/2022 19:05:01
30/11/2022 19:10:01
30/11/2022 19:15:01
30/11/2022 19:20:01
30/11/2022 19:25:01
30/11/2022 19:30:01
30/11/2022 19:35:01
30/11/2022 19:40:01
30/11/2022 19:45:01
30/11/2022 19:50:01
30/11/2022 19:55:01
30/11/2022 20:00:01
30/11/2022 20:05:01
30/11/2022 20:10:01
30/11/2022 20:15:01
30/11/2022 20:20:01
30/11/2022 20:25:01
30/11/2022 20:30:01
30/11/2022 20:35:01
RL 1A (V) RL 2B (V) RL 3C (V) RL 4A (V) RL 5B (V) RL 6C (V) M.Fase Van (V) M.Fase Vbn (V) M.Fase Vcn (V) Fases AB (V) Fases BC (V) Fase CA (V)
229,310
225,884
225,333
232,188
231,871
231,908
231,556
231,909
230,875
231,530
231,623
231,610
232,202
231,785
231,686
231,981
231,678
231,421
231,803
231,997
231,893
231,541
231,868
231,677
232,370
232,255
231,106
232,133
231,800
231,317
231,980
231,113
227,515
223,738
222,539
229,715
229,260
229,155
228,293
228,538
229,084
228,871
228,947
229,10
228,567
229,046
228,896
229,172
229,370
228,787
229,008
229,223
228,495
228,956
229,634
229,293
229,464
229,328
229,948
230,081
229,720
229,656
229,907
228,661
223,470
220,686
220,418
226,847
226,444
227,359
227,158
225,583
226,417
226,892
227,263
226,216
226,761
225,747
226,144
225,480
226,243
225,894
225,712
225,679
224,916
224,705
224,837
224,380
225,503
225,552
225,884
225,557
226,075
226,651
226,252
225,482
221,588
219,438
219,144
226,087
225,447
225,785
228,174
229,397
225,908
226,765
226,840
224,643
228,904
226,742
225,514
226,200
220,018
224,868
226,578
225,822
226,519
225,595
226,469
225,691
227,563
225,954
222,068
224,310
221,557
220,185
223,841
225,135
225,099
221,471
217,862
225,497
224,002
221,601
217,945
219,092
223,673
223,003
223,223
223,994
218,489
223,114
223,316
224,833
225,104
224,080
224,249
226,248
224,855
225,565
227,610
227,050
224,694
226,916
228,094
228,549
225,196
228,087
228,361
223,811
218,773
213,834
214,462
220,713
220,280
222,129
222,202
218,127
222,729
223,636
223,615
222,654
222,724
221,140
222,259
219,997
221,847
220,883
219,542
219,833
218,003
216,934
216,203
216,528
217,813
217,792
218,784
217,897
219,911
220,139
218,643
217,138
221,588
219,438
219,144
226,087
225,447
225,785
228,174
229,397
225,908
226,765
226,840
224,643
228,904
226,742
225,514
226,200
220,018
224,868
226,578
225,822
226,519
225,595
226,469
225,691
227,563
225,954
222,068
224,310
221,557
220,185
223,841
225,135
225,489
221,837
218,615
226,177
224,849
222,818
219,612
220,614
224,545
223,948
224,145
224,818
220,112
224,069
224,215
225,532
225,792
224,838
225,016
226,727
225,442
226,111
227,936
227,412
225,462
227,304
228,393
228,796
225,925
228,340
228,610
224,592
220,235
215,966
216,315
222,622
222,198
223,756
223,744
220,447
223,876
224,649
224,751
223,763
223,980
222,573
223,468
221,703
223,215
222,442
221,462
221,652
220,154
219,352
218,890
218,971
220,206
220,207
220,993
220,281
221,829
222,165
221,011
219,735
223,564
220,647
218,880
226,132
225,148
224,316
224,016
225,134
225,229
225,370
225,505
224,731
224,637
225,418
224,867
225,866
222,961
224,853
225,801
226,276
225,983
225,853
227,206
226,556
226,520
226,632
225,297
226,586
223,773
224,373
226,263
224,864
222,908
218,960
217,474
224,420
223,535
223,289
221,707
220,530
224,211
224,300
224,448
224,292
222,071
223,325
223,843
223,642
224,514
223,650
223,260
224,233
222,845
222,809
223,550
223,311
222,881
223,840
224,784
224,659
223,905
225,316
224,907
222,203
220,914
217,723
217,744
224,374
223,840
224,777
225,992
225,055
224,899
225,715
225,803
224,204
226,482
224,687
224,498
223,985
221,634
223,665
224,064
223,766
223,405
222,539
222,776
222,407
223,975
223,136
221,532
222,322
221,693
221,182
222,439
222,484
β
DT%
0,333367437
0,333373263
0,333343764
0,333350996
0,333346352
0,333343598
0,333414807
0,333455984
0,333338074
0,333342870
0,333342191
0,333334738
0,333419807
0,333353201
0,333338085
0,333358695
0,333370496
0,333341790
0,333363178
0,333364777
0,333383090
0,333393770
0,333432575
0,333417966
0,333395026
0,333393857
0,333406886
0,333413634
0,333360725
0,333416405
0,333399429
0,333371612
0,715263217
0,773957133
0,395549278
0,514731071
0,441913995
0,392403394
1,105620519
1,356627633
0,266680268
0,378217297
0,364512537
0,145137697
1,139050418
0,545922387
0,266972177
0,616810700
0,746664084
0,356173547
0,669111350
0,686806830
0,863980660
0,952216206
1,220271097
1,126860613
0,962064863
0,952897949
1,050494442
1,097634709
0,641016472
1,116418088
0,995804382
0,75779256
Anexo B - Tabela 10
Tabela 10: Valores das tensões coletadas pelos seis relés após 24h de funcionamento. Os dados contidos na tabela correspondem a 32 dos
288 válidos.
LEGENDA: Relé (RL); Numeração do relé e letra da fase (1A), (2B), (3C), (4A), (5B) e (6C); Métrica para as fases (M.Fase VVan ), (M.Fase VV bn ) e (M.Fase VV cn ) ou Métrica das Fases A, B e C; Beta (β ); e o Desequilibro da Tensão (DT).
Fonte: Elaborado pelo autor
160
Anexo C - Tabela 11
Anexo C
161
Tabela 11
Na tabela 11 as colunas [Van (V)] até [(Vcn (V)] exibem os valores das tensões coletadas pelo analisador de energia. Na sequência é exposto nas colunas de [Vab (V)] até
[Vca (V)], os valores calculados por meio das equações de circuitos polifásicos, expressas na
Seção 4.2. Por conseguinte, são utilizados os dados no Método Cigré, cujas equações são
demostradas na Seção 4.1, em que os resultados são apresentados nas colunas [ β ] e [ DT%
] o Desequilibro da Tensão.
Anexo C - Tabela 11
162
Tabela 11: Valores das tensões correspondente aos dados coletadas pelo analisador de energia destinados a validação da métrica. Os dados contidos na tabela correspondem a 32 dos
288 válidos.
Nº
Tempo
Van (V)
Vbn (V)
Vcn (V)
Vab (V)
Vbc (V)
Vca (V)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
30/11/2022 17:55:00
30/11/2022 18:00:00
30/11/2022 18:05:00
30/11/2022 18:10:00
30/11/2022 18:15:00
30/11/2022 18:20:00
30/11/2022 18:30:00
30/11/2022 18:35:00
30/11/2022 18:40:00
30/11/2022 18:45:00
30/11/2022 18:50:00
30/11/2022 18:55:00
30/11/2022 19:00:00
30/11/2022 19:05:00
30/11/2022 19:10:00
30/11/2022 19:15:00
30/11/2022 19:20:00
30/11/2022 19:25:00
30/11/2022 19:30:00
30/11/2022 19:35:00
30/11/2022 19:40:00
30/11/2022 19:45:00
30/11/2022 19:50:00
30/11/2022 19:55:00
30/11/2022 20:00:00
30/11/2022 20:05:00
30/11/2022 20:10:00
30/11/2022 20:15:00
30/11/2022 20:20:00
30/11/2022 20:25:00
30/11/2022 20:30:00
30/11/2022 20:35:00
221,270
218,500
218,680
225,320
224,710
224,440
227,200
228,530
224,400
226,040
225,900
223,820
227,940
225,770
225,430
225,230
219,080
223,960
225,630
224,440
225,410
225,470
226,130
224,610
226,680
224,960
221,180
223,310
219,820
219,200
222,990
224,240
224,890
221,310
218,080
225,480
224,120
222,070
217,920
219,090
223,700
223,180
223,100
223,830
218,310
222,990
223,160
224,790
224,910
223,920
223,940
225,630
224,270
225,160
226,950
226,370
224,400
226,390
227,540
227,630
227,680
227,450
227,770
223,000
221,450
216,540
216,880
223,200
222,590
223,800
223,840
220,160
224,370
225,160
225,080
224,220
224,330
222,880
223,460
221,800
223,420
222,140
221,000
221,330
219,940
218,630
218,230
218,780
219,720
219,820
220,980
220,120
221,640
222,100
220,700
219,290
223,102
219,918
218,381
225,400
224,416
223,264
222,705
223,959
224,051
224,624
224,513
223,825
223,281
224,393
224,304
225,010
222,052
223,940
224,790
225,037
224,842
225,315
226,541
225,495
225,549
225,678
224,428
225,501
223,854
223,439
225,418
223,623
223,190
218,964
217,482
224,349
223,359
222,940
220,939
219,627
224,036
224,177
224,097
224,025
221,381
222,935
223,310
223,310
224,169
223,035
222,485
223,511
222,137
221,967
222,718
222,672
222,097
223,178
224,332
223,969
224,721
224,823
224,319
221,168
221,360 0,333352397 0,534761476
217,527 0,333360219 0,635071131
217,786 0,333337245 0,242222526
224,268 0,333340372 0,324941238
223,658 0,333338604 0,281169294
224,121 0,333339965 0,315390216
225,539 0,333429719 1,202583503
224,462 0,333459147 1,374017692
224,385 0,333334023 0,101729622
225,601 0,333342682 0,374481507
225,491 0,333342366 0,368091568
224,020 0,333333564 0,058874194
226,157 0,333436297 1,242951351
224,339 0,333345423 0,425858568
224,451 0,333340147 0,319687098
223,535 0,333348487 0,476777166
221,282 0,333373559 0,776821951
223,056 0,333338095 0,267249145
223,351 0,333357479 0,601843989
222,901 0,333354857 0,568221729
222,725 0,333369551 0,737105044
222,129 0,333397274 0,979435062
222,285 0,333431200 1,211791330
221,752 0,333401391 1,010483343
223,281 0,333388127 0,906661114
222,435 0,333384780 0,878533355
221,080 0,333397761 0,983158835
221,732 0,333397023 0,977508268
220,736 0,333411424 1,082420855
220,664 0,333413263 1,095097365
221,854 0,333392244 0,940112396
221,806 0,333362595 0,662540718
β
DT(%)
LEGENDA: Tensões entre as fases e neutro: Van , Vbn e Vcn ; Tensões entre as fases após aplicação das equações polifásicas: Vab , Vbc e Vca ; C); Beta (β ); e o Desequilibro da Tensão (DT) %.
Anexo D - Tabela 12
Anexo D
163
Tabela 12
Na tabela 12 constam 32 amostras das 2016 correspondente ao monitoramento dos
perfis das tensões coletadas pelos seis relés de telegestão durante o período de 7 dias, e
os resultados obtidos por intermédio do métodos de calculo proposto, cujos resultados são
aplicados no método Cigré para mensurar o Desiquilíbrio de Tensão (DT).
Nº
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
Tempo
18/12/2022 00:00:01
18/12/2022 00:05:01
18/12/2022 00:10:01
18/12/2022 00:15:01
18/12/2022 00:20:01
18/12/2022 00:25:01
18/12/2022 00:30:01
18/12/2022 00:35:01
18/12/2022 00:40:01
18/12/2022 00:45:01
18/12/2022 00:50:01
18/12/2022 00:55:01
18/12/2022 01:00:01
18/12/2022 01:05:01
18/12/2022 01:10:01
18/12/2022 01:15:01
18/12/2022 01:20:01
18/12/2022 01:25:01
18/12/2022 01:30:01
18/12/2022 01:35:01
18/12/2022 01:40:01
18/12/2022 01:45:01
18/12/2022 01:50:01
18/12/2022 01:55:01
18/12/2022 02:00:01
18/12/2022 02:05:01
18/12/2022 02:10:01
18/12/2022 02:15:01
18/12/2022 02:20:01
18/12/2022 02:25:01
18/12/2022 02:30:01
18/12/2022 02:35:01
RL 1A (V) RL 2B (V) RL 3C (V) RL 4A (V) RL 5B (V) RL 6C (V) M.Fase A (V) M.Fase B (V) M.Fase C (V) Fases AB (V) Fases BC (V) Fase CA (V)
222,778
221,807
222,777
221,733
222,466
222,534
223,327
223,160
223,526
223,898
223,835
223,743
224,431
222,618
223,939
224,440
224,175
224,560
224,926
224,695
224,940
225,719
225,303
224,917
224,853
225,437
225,672
225,052
224,936
225,421
225,696
225,461
219,299
219,322
219,188
219,488
218,279
218,612
218,612
219,265
219,482
220,722
220,998
221,093
221,154
219,916
221,075
221,114
220,967
220,898
221,793
221,429
222,282
222,299
222,310
221,865
222,597
223,326
222,245
221,799
222,323
222,742
222,315
222,315
217,400
217,496
217,210
218,264
218,191
217,525
217,693
218,197
218,124
218,126
218,786
218,188
219,224
217,411
218,162
219,185
218,318
217,652
218,022
218,269
218,077
220,045
217,935
219,124
218,429
218,580
218,839
218,617
217,800
218,939
219,182
219,833
208,583
206,514
210,550
207,952
210,085
211,507
210,788
210,821
211,855
209,961
210,937
214,439
214,013
210,476
213,753
213,185
213,802
214,716
216,470
213,661
214,145
215,033
215,298
216,301
213,072
216,392
214,337
216,648
212,872
214,962
217,142
215,188
215,588
213,778
213,721
214,214
210,202
210,876
214,520
212,220
216,902
217,876
216,762
212,866
213,803
212,751
213,317
215,915
212,277
213,313
213,465
212,793
217,099
213,440
216,552
213,156
217,575
213,928
220,714
214,081
216,231
215,574
216,970
214,183
214,981
217,357
216,465
217,309
217,939
216,389
213,500
215,469
213,837
213,672
215,714
214,613
215,535
215,108
214,400
216,270
213,694
211,047
213,165
214,180
213,967
217,352
214,138
216,002
215,250
215,246
214,929
212,946
211,828
213,936
214,333
216,725
208,583
206,514
210,550
207,952
210,085
211,507
210,788
210,821
211,855
209,961
210,937
214,439
214,013
210,476
213,753
213,185
213,802
214,716
216,470
213,661
214,145
215,033
215,298
216,301
213,072
216,392
214,337
216,648
212,872
214,962
217,142
215,188
216,186
214,672
214,602
215,064
211,503
212,123
215,179
213,355
217,318
218,334
217,444
214,191
214,988
213,905
214,567
216,752
213,677
214,535
214,807
214,184
217,934
214,867
217,479
214,559
218,384
215,442
220,960
215,324
217,213
216,729
217,831
215,493
215,733
217,400
216,697
217,606
218,017
216,743
214,805
216,318
215,171
215,058
216,670
215,725
216,683
215,825
215,571
217,177
215,133
213,102
214,676
215,453
215,246
218,190
215,319
216,974
216,239
216,283
216,146
214,711
213,687
215,493
215,842
217,692
212,486
210,711
212,605
211,598
210,798
211,815
213,018
212,099
214,639
214,271
214,265
214,315
214,502
212,211
214,161
214,991
213,740
214,626
215,643
213,923
216,065
214,950
216,397
215,435
215,777
215,919
217,724
215,989
215,075
215,851
217,488
215,341
215,96
216,049
215,657
216,346
214,834
214,470
214,992
214,852
216,252
216,715
217,058
214,962
215,840
214,871
215,071
216,965
214,409
213,822
214,741
214,821
216,603
216,548
216,407
215,776
217,320
215,864
218,593
215,018
215,471
216,113
216,843
216,601
212,249
212,167
213,690
212,943
214,161
214,173
212,825
213,622
213,532
212,556
213,861
215,085
215,361
213,201
214,668
215,209
214,471
213,914
215,579
214,563
214,698
216,629
215,309
216,638
214,673
216,338
215,247
215,686
213,280
215,228
216,495
216,451
β
DT(%)
0,333417898
0,333483270
0,333379885
0,333450484
0,333424244
0,333374435
0,333361455
0,333370371
0,333369412
0,333417862
0,333391842
0,333336626
0,333342148
0,333368656
0,333337338
0,333355777
0,333336515
0,333337088
0,333338177
0,333337460
0,333351710
0,333350360
0,333340911
0,333340668
0,333367060
0,333334613
0,333389935
0,333338048
0,333359567
0,333337281
0,333338127
0,333342336
1,126403497
1,500022760
0,835685866
1,325848399
1,167919584
0,785241453
0,649506964
0,745401318
0,735687582
1,126163741
0,936902165
0,222253275
0,363617118
0,727944690
0,245107920
0,580240009
0,218444949
0,237316203
0,269547860
0,248798786
0,525042938
0,505382530
0,337155123
0,331704180
0,711301472
0,138524839
0,921500845
0,265923151
0,627329564
0,243342996
0,268150818
0,367473031
164
LEGENDA: Relé (RL); Numeração do relé e letra da fase (1A), (2B), (3C), (4A), (5B) e (6C); Métrica para as fases (M.Fase A), (M.Fase B) e (M.Fase C); Beta (β ); e Fator de Desequilibro da Tensão (DT)%.
Fonte: Elaborado pelo autor
Anexo D - Tabela 12
Tabela 12: Monitoramento dos níveis das tensões utilizando a Infraestrutura da Iluminação Pública (IIPu) durante o período de 7 dias ou até
adquirir 2016 leituras válidas. Os dados contidos na tabela corresponde a 32 dos 2016 válidos.