CONTRIBUIÇÕES REFERENTES À AUDIÊNCIA PÚBLICA Nº 026/2014

NOME DA INSTITUIÇÃO: DAIMON

1. OBJETIVO

O objetivo deste documento é apresentar as análises realizadas pela Daimon Engenharia

e Sistemas das proposições da ANEEL de alterações na metodologia de cálculo das perdas

técnicas regulatórias, objeto da Audiência Pública nº 026/2014, através da Nota Técnica

nº 057/2014-SRD/ANEEL.

2. TÓPICOS ANALISADOS

Na Nota Técnica nº 057/2014-SRD/ANEEL um dos tópicos propostos pela ANEEL é a

apuração das perdas técnicas regulatórias nos segmentos de média e baixa tensão,

incluindo-se os transformadores de distribuição e os ramais de ligação, a partir da

execução de fluxo de carga nas redes de distribuição. Este é o tópico que será objeto de

análise no próximo item.

3. ANÁLISES E PROPOSIÇÕES

Inicialmente, cabe ressaltar que é louvável o fato de a ANEEL propor a execução de fluxo

de carga nas redes de distribuição para apurar as perdas técnicas regulatórias nos

segmentos de média e baixa tensão.

É fato notório que esta empresa e vários agentes alertaram, na Audiência Pública nº

025/2011 e, mais recentemente, na Consulta Pública nº 011/2013, sobre as diversas

fragilidades do modelo regulatório proposto para o 3º CRTP, sendo que a mudança

metodológica foi conduzida com celeridade e sem o devido tempo necessário para que

todos os agentes pudessem realizar suas análises com posteriores contribuições mais

bem fundamentadas.

Em projeto de P&D sobre metodologias de revisão tarifária e sob coordenação da

ABRADEE, a Daimon realizou diversas pesquisas visando ao aprimoramento do modelo

de cálculo utilizado no 3º CRTP. Parte da pesquisa consistiu em investigar o tratamento

regulatório dado às perdas técnicas por órgãos reguladores de outros países.

2

Basicamente, buscou-se obter informações acerca da forma de cálculo e também da sua

responsabilidade (agência reguladora ou distribuidora). A Tabela 3.1 resume as

informações obtidas nessa investigação.

Tabela 3.1. Tratamento regulatório das perdas em outros países

A partir do estudo realizado, nota-se que em países cujas instituições regulatórias já

estão consolidadas há mais tempo, normalmente o cálculo de perdas é realizado pela

própria distribuidora por meio de fluxo de carga ou por estudos específicos, muitas vezes

também com a execução de fluxo de carga. Portanto, ao optar pela execução de fluxo de

carga, a ANEEL se alinharia a outros órgãos reguladores quanto ao tratamento das perdas

técnicas.

Além disso, a adoção de um método de cálculo que visa apurar as perdas da forma mais

fiel possível à realidade traz consigo um incentivo regulatório mais palpável. As perdas

resultantes da aplicação do modelo do 3º CRTP apontavam para valores muito distantes

da realidade de várias distribuidoras e, dessa forma, constituíam-se em metas

inalcançáveis, deixando de ser um incentivo à redução de perdas.

PaísForma de cálculo das

perdasResponsabilidade

Portugal Estudo específico Distribuidora

ColômbiaFluxo de potência em

redes otimizadas

Regulador /

Consultoria

ChileEstudo específico em

redes otimizadas

Regulador /

Distribuidora /

Consultoria

PeruEstudo específico em

redes otimizadas

Regulador /

Distribuidora /

Consultoria

Argentina (Jujuy) Estudo específico Distribuidora

AustráliaEstudo específico /

fluxo de potênciaDistribuidora

Reino UnidoEstudo específico /

fluxo de potênciaDistribuidora

EUA (Califórnia) Estudo específico Distribuidora

França Função de 2º grauOperador do Sistema

de Transmissão

Alemanha

Medição, relação

quadrática ou outro

método

Distribuidora

Noruega Fluxo de potência Distribuidora

3

Entretanto, a execução de fluxo de carga em redes de distribuição não é tarefa simples e

deve ser tratada com extremo cuidado. O grande volume de informações associado a

este tipo de rede geralmente também está associado a um banco de dados com várias

imperfeições que podem prejudicar o cálculo e comprometer os resultados. Além disso,

há outros tópicos pertinentes que merecem a devida atenção. Portanto, a decisão da

agência reguladora em tratar o assunto em duas audiências públicas é muito bem-vinda,

deixando para um segundo momento a discussão da forma de aplicação do método ora

proposto e em discussão.

Neste contexto, segue uma relação de itens pertinentes ao modelo proposto pela ANEEL

com a devida análise e contribuição da Daimon:

a. Cálculo de perdas por meio de fluxo de carga

A ANEEL propõe, em sua nota técnica, a apuração das perdas nos segmentos de média e

baixa tensão (incluindo transformadores de distribuição e ramais de ligação) por meio de

execução de fluxo de carga trifásico.

Análise:

Sem dúvida, a realização de fluxo de carga trifásico permitirá à ANEEL a obtenção de

valores de perdas mais fidedignos e que considerará os eventuais desequilíbrios de carga

que por ventura existirem nas redes de distribuição. No entanto, A ANEEL não

esclareceu, em sua nota técnica, em que base de tempo pretende realizar o cálculo das

perdas com o software OpenDSS. Não ficou claro se será realizado um cálculo em base

anual ou um cálculo para cada mês do ano civil. Dado que a base BDGD, que será a fonte

de informação para esse cálculo, contém as energias mensais dos consumidores para

uma janela de 12 meses, considera-se fundamental que a agência realize o cálculo para

cada mês do ano civil, o que contemplará as variações de carga ao longo do ano. Neste

caso, para não aumentar demasiadamente a complexidade do processo, considera-se

razoável a manutenção da topologia do sistema nos 12 cálculos mensais. A utilização de

curvas de carga horárias é importante para considerar a variação da carga ao longo do

dia, mas não serve para representar a variação ao longo do ano. Portanto, para que o

efeito dessa sazonalidade seja corretamente capturado nas perdas, deve-se realizar o

cálculo em base mensal para, posteriormente, obter o resultado em base anual a partir

da soma das perdas mensais. Ressalta-se que isto não traz nenhum esforço adicional

4

além do processamento computacional, pois os dados de consumo mensal já estão no

BDGD.

b. Tratamento de reguladores de tensão e bancos de capacitores

Foi proposta a consideração dos reguladores de tensão e dos bancos de capacitores na

execução do fluxo de carga visando à apuração das perdas técnicas regulatórias.

Análise:

A consideração de tais equipamentos é fundamental para a correta apuração das perdas

técnicas. Porém, faltam detalhes da modelagem que a ANEEL pretende utilizar para a

representação desses equipamentos. No caso do regulador de tensão, a partir de uma

análise da Tabela IV da Nota Técnica nº 057/2014, pode-se verificar que o parâmetro

“Taxa de conversão do TP” foi especificado de modo que a tensão regulada fosse de

105%. Entretanto, entende-se que a conta para definição do parâmetro “Taxa de

conversão do TP” (“ptratio=(13.8 3 sqrt / 100 /)”), no parágrafo 92 da mesma nota

técnica, está equivocada, pois deveria ser multiplicada por mil para que a tensão

regulada resultasse em 1,05 pu, conforme especificado. A agência precisa esclarecer

melhor este ponto, especialmente em como se calcular o parâmetro “Taxa de conversão

do TP” (ptratio), dado que impacta diretamente no cálculo da tensão controlada.

c. Modelo de carga

A ANEEL propôs um modelo de carga para a potência ativa equivalente a 50% de

impedância constante e 50% de potência constante. No caso de potência reativa, será

utilizado o modelo de impedância constante.

Análise:

A modelagem da carga é um item muito importante na definição dos parâmetros de

cálculo do fluxo de carga e, consequentemente, na definição das perdas técnicas.

Existem vários modelos de representação da variação da potência (e consequentemente

da corrente) em função da variação da tensão nas barras da rede. O modelo mais

comumente utilizado nos programas de fluxo de potência é o modelo ZIP, em que a carga

pode ser representada por uma combinação percentual de parcelas de impedância (Z),

5

corrente (I) e potência (P) constantes com a tensão. Para cargas que apresentam

comportamento de potência constante com a tensão, como é o caso dos motores

elétricos, a corrente aumenta quadraticamente com a queda de tensão nas barras da

rede. Por outro lado, em cargas de impedância constante com a tensão, em geral menos

frequentes, a corrente diminui linearmente com a queda de tensão. O modelo de

corrente constante apresenta resultados intermediários, já que a corrente não varia com

as quedas de tensão. Na Nota Técnica nº 057/2014 a ANEEL propõe separar as parcelas

ativa e reativa das cargas. A parcela reativa seria representada 100% como Z constante, e

a parcela ativa seria representada 50% como P constante e 50% como Z constante. Não

foi apresentada nenhuma análise ou justificativa para essas proposições.

Por exemplo, para os consumidores atendidos em média tensão, que em geral possuem

predominância de carga eletromotriz, o modelo de P constante seria mais adequado.

Para os consumidores de baixa tensão, particularmente os residenciais, a parcela de

impedância constante é devida principalmente ao chuveiro elétrico e às lâmpadas

incandescentes. Estas estão sendo cada vez menos utilizadas, sendo as lâmpadas de

descarga (fluorescentes e outras) caracterizadas como cargas de corrente constante. O

chuveiro elétrico não é largamente utilizado em muitas regiões do país e, mesmo quando

utilizado, é com uma duração bem reduzida.

Para mostrar as variações no cálculo das perdas técnicas devido à modelagem de carga

utilizada, realizou-se uma simulação para um alimentador 13,8 kV, de 800 km de

comprimento e potência de 4,5 MVA. O exercício consistiu em verificar o impacto no

cálculo das perdas técnicas alterando-se unicamente a modelagem da carga. A Tabela 3.2

apresenta os resultados obtidos para 3 cenários estudados.

Tabela 3.2. Simulações de Calculo

Modelagem Perda Técnica MWh/mês

Z cte 195.119,34

I cte 213.546,66

P cte 237.349,77

Nota-se na Tabela 3.2 variações significativas nos resultados das perdas, chegando até

21,64% quando se compara o modelo de potência constante com o de impedância

constante.

6

Uma possível forma de tratar essa questão seria a ANEEL utilizar um modelo de carga

para cada alimentador, visando atender a essas peculiaridades. Essa consideração

poderia ser feita adotando-se um modelo de carga para cada classe de consumo

(residencial, industrial e comercial) e calculando-se um modelo para cada alimentador

em função das cargas atendidas.

Dada a exiguidade de tempo para as contribuições desta 1ª fase da audiência pública, a

Daimon irá realizar pesquisas e análises para a proposição de percentuais mais

adequados na 2ª fase da AP.

d. Tratamento da geração distribuída (GD) e cogeração

Segundo a nota técnica apresentada pela ANEEL, a geração distribuída será tratada por

pelo software OpenDSS a partir de cálculo pelo Método Normal.

Análise:

Conforme mencionado pela ANEEL, para os estudos de fluxo de carga, o gerador é,

essencialmente, uma carga negativa que pode ser despachada. A partir de uma breve

análise do OpenDSS, não foi possível identificar se no Método Normal a geração

distribuída é tratada sempre como sendo uma carga PQ negativa. Cabe ressaltar que o

uso de tal abordagem é válido para os casos em que o volume injetado pela GD no

alimentador é pequeno se comparado à carga total desse alimentador. Quando a injeção

de potência pela GD se torna significativa frente à carga total do alimentador, o mais

adequado é tratar a GD como uma barra PV, utilizando métodos de cálculo baseados em

análise nodal. Dessa forma, a agência precisa esclarecer como esses equipamentos

deverão ser modelados para efeito de cálculo de fluxo de potência, bem como

disponibilizar a metodologia de cálculo conhecido como “Normal” do software OpenDSS.

Ainda, é necessário atentar para a modelagem de unidades de Cogeração que podem

operar, tanto como carga, ou geração, dependendo se estão absorvendo ou fornecendo

potência para a rede de distribuição. Por exemplo, supondo que uma unidade de

cogeração opere do seguinte modo em 2 períodos:

Período 1 (carga necessária 10). Gera 8 e absorve 2 da rede.

Período 2 (carga necessária 7). Gera 8 e exporta 1 pra rede.

7

É necessário levar em conta esta alteração entre períodos de carga e geração. Não

obstante, deve-se ter em mente que tal variação pode ocorrer não somente em períodos

mensais (sendo esta mais uma razão para segregar o fluxo em 12 cálculos mensais), mas

também ao longo de um único dia, levantando assim a discussão de qual a melhor forma

de representação dos perfis típicos desses consumidores.

e. Uso da resistência e da reatância de sequência positiva

Para o cálculo de fluxo de carga com o OpenDSS, a ANEEL propõe o uso da resistência e

da reatância de sequência positiva.

Análise:

Para o cálculo da resistência e da reatância de sequência positiva, geralmente se calcula a

matriz de impedâncias de cada segmento de rede a partir dos dados de resistência e raio

médio geométrico (RMG) dos condutores utilizados na fase e no neutro. Também é

necessário conhecer a geometria da rede. Desse cálculo obtém-se uma matriz não

simétrica. A obtenção da impedância de sequência positiva pressupõe a aplicação da

transformada de componentes simétricas à matriz de impedâncias de uma rede com

transposição (matriz simétrica). Portanto, o cálculo das perdas a partir da resistência de

sequência positiva poderá implicar em perdas menores, dependendo do modelo de carga

utilizado, uma vez esse tipo de cálculo resulta em tensões mais equilibradas na rede.

Como a ANEEL sinalizou que pretende utilizar os resultados desse cálculo para apurar

DRP e DRC no futuro, é prudente que o cálculo seja feito com a matriz de impedâncias

completa e não simétrica, pois os resultados nos níveis de tensão podem se alterar de

forma significativa. Por fim, a Daimon entende que a substituição do procedimento de

medição amostral para análise de violação de tensão deve ser realizada com bastante

cautela e unicamente quando se estiver seguro que o fluxo de potência é capaz de

representar todas as condições operativas da rede.

f. Sorteio das tipologias de carga

A ANEEL propõe o sorteio das curvas típicas de carga na proporção das participações de

mercado para as categorias de consumo que possuírem mais de uma tipologia.

8

Análise:

O procedimento proposto é adequado. Entretanto, a agência precisa garantir que o

sorteio das curvas seja feito de tal forma que os resultados de perdas sejam sempre os

mesmos no caso de execuções consecutivas do fluxo de carga com os mesmos dados. Se

não for possível garantir esse sorteio “controlado” no OpenDSS, sugere-se a obtenção de

uma tipologia média a partir da média das tipologias existentes ponderada por suas

respectivas participações de mercado.

g. Tratamento do MRT

A ANEEL não abordou, em sua proposta, o tratamento do MRT.

Análise:

A partir de uma breve análise do OpenDSS, entende-se que é possível tratar o MRT de

forma adequada, embora a agência não tenha esclarecido este aspecto em particular.

Para isso, é preciso verificar a possibilidade de inserir um segmento de linha para

representar a impedância de aterramento dos transformadores conectados ao MRT.

h. Tratamento das redes subterrâneas

A ANEEL não abordou, em sua proposta, o tratamento das redes subterrâneas.

Análise:

É preciso mais tempo para analisar a possibilidade de o OpenDSS efetuar os cálculos em

redes subterrâneas. A princípio, sugere-se a manutenção dessas redes como redes

atípicas, sendo o valor de perdas fornecido pela distribuidora a partir de estudo

específico. Acredita-se que, com a próxima audiência pública, seja possível saber com

maior precisão sobre a viabilidade de cálculo desse tipo de rede no OpenDSS.

i. O software e adequação do OpenDSS

A ANEEL deixa claro que será necessário realizar adequações no OpenDSS de forma a

garantir algumas necessidades atualmente não contempladas pelo software, como a não

realização de correção a partir de dados de medição, com a consequente consideração

9

da energia irregular no cálculo das perdas técnicas e a obtenção das perdas não técnicas.

Essa correção, bem como o sorteio de tipologias de carga e o cálculo para todos os

instantes da curva de carga serão realizados a partir de códigos inseridos externamente

ao software pela própria agência.

Análise:

A Daimon desconhece o uso do software OpenDSS para cálculos de perdas técnicas.

Ainda, não teve ciência do uso deste aplicativo em nenhuma distribuidora nacional. A

Daimon iniciou seus primeiros estudos para avaliação do software a partir desta

audiência pública, onde nota-se que é pouco amigável, dependendo sempre de linhas de

comando para execução dos cálculos. A inserção de códigos externos ao software para

realizar processos mais complexos que não são possíveis na versão fornecida pelo EPRI e

carece de um tempo maior de avaliação e maturação, bem como validações rigorosas

para não comprometer o resultado de perdas. Para isso, sugere-se que a agência

trabalhe sem pressa, estabelecendo um cronograma adequado para que a aplicação do

método proposto tenha sucesso. Cabe ressaltar que, no âmbito do projeto de P&D sob

coordenação da ABRADEE, a Daimon obteve aprimoramentos significativos para o

modelo de cálculo do 3º CRTP, de forma que esse modelo aprimorado poderia ser

utilizado, em caso de necessidade, enquanto se trabalha no processo de validação dos

procedimentos externos ao OpenDSS.

Infelizmente o prazo de contribuição estabelecido pela ANEEL foi aquém daquele

necessário para um tema tão complexo e detalhado como é o cálculo de fluxo, não sendo

possível realizar simulações práticas com o aplicativo sugerido. Tais contribuições serão

apresentadas na 2ª fase da audiência pública.

j. Correção de energia para consideração de energia irregular no OpenDSS

Conforme exposto no item anterior, a ANEEL esclarece, em sua nota técnica, que a

correção de energia a partir de medições para a consideração da energia irregular no

cálculo das perdas técnicas será realiza com o auxílio de código externo ao OpenDSS.

Análise:

Ressalta-se que a energia de consumo utilizada no fluxo de carga constitui-se na energia

regular dos consumidores e, portanto, não contempla a parcela de energia consumida de

10

forma irregular. A realização da correção da energia utilizada no cálculo a partir da

energia medida no alimentador (em um processo iterativo) é imperativa para o correto

cálculo das perdas técnicas, pois em empresas com grande consumo irregular as perdas

técnicas são impactadas de forma significativa. Com essa correção, além de se executar

corretamente o cálculo das perdas técnicas, considerando o efeito do consumo irregular,

realiza-se a correta separação entre perdas não técnicas e perdas técnicas em cada

alimentador. Neste sentido, entende-se que a abordagem da ANEEL está correta.

k. Perdas nominais nos transformadores de distribuição

O parágrafo 39 da Nota Técnica nº 057/2014 afirma que as perdas nominais nos

transformadores de distribuição continuarão sendo referenciadas pela norma da ABNT,

sendo que a discussão sobre qual edição da norma será utilizada no processo será tema

da 2ª fase da audiência pública.

Análise:

Em levantamento das contribuições realizadas pelas distribuidoras nas audiências

públicas que definiram seu respectivo processo de revisão tarifária no 3º CRTP, nota-se

que uma considerável parte contribuiu no sentido de que os valores da NBR 5440/2011

não representavam adequadamente as perdas nominais dos ativos que efetivamente

estavam em campo. Obviamente, transformadores que estão em uso e foram fabricados

anteriormente à norma de 2011 não devem atender a referência adotada pela ANEEL, o

que torna pertinente as reivindicações desses agentes. A título de ilustração, o

transformador monofásico de 15 kVA e classe de tensão 15 kV apresenta perda no ferro

24% inferior à edição anterior (1999) da mesma norma da ABNT, sendo que este

transformador é frequentemente utilizado em zonas rurais com baixa densidade de

carga. Deste modo, sugere-se que a ANEEL considere não uma única versão da norma

como referência, mas uma combinação de seus valores, levando em conta a idade média

do parque de transformadores da concessionária ou mesmo a data de fabricação de cada

transformador.

11

l. Pré-avaliação BDGD e menor valor histórico

A ANEEL cita que “No extremo, quando da inviabilidade do aproveitamento dos dados, as

perdas serão definidas como o menor percentual em relação à energia injetada calculado

pela ANEEL anteriormente.”

Análise:

O banco de dados BDGD contém informações detalhadas das distribuidoras, e como toda

base desse porte, está sujeita a erros de cadastro, sendo sempre necessária uma

manutenção constante para se garantir a qualidade das informações ali inseridas. No

sentido de maximizar esta qualidade de informações que serão utilizadas para o cálculo

das perdas, a Daimon sugere que a ANEEL crie uma rotina ou cronograma de pré-

avaliação do BDGD das empresas, possibilitando que elas possam corrigir eventuais

problemas de cadastro que venham a prejudicar seu cálculo de perdas técnicas.

Na impossibilidade de aproveitamento total das informações do BDGD, entende-se que

não é prudente a simples adoção de menor valor histórico calculado anteriormente. Tal

ação não reconhecerá os novos incrementos de rede e variações da carga que são

insumos básicos para o cálculo de perdas. Para estes casos, a Daimon propõe que seja

utilizada a metodologia do 3º ciclo, com alguns ajustes que se fazem necessários, e

consequentemente, com dados de rede e mercado atualizados das empresas.

Conforme já mencionado no início do item 3, reitera-se a participação da Daimon em

projeto de P&D coordenado pela ABRADEE, e no qual estão sendo estudados

aprimoramentos na metodologia do 3º ciclo. O projeto está em sua fase final, sendo

passível de contribuição para a 2ª fase da audiência pública. A Daimon vê esta como uma

alternativa a ser considerada caso a metodologia de fluxo de potência proposta não seja

adotada.

m. Sinais de eficiência

A ANEEL cita que “Por fim, serão avaliados e constaram da proposta de regulamento a

ser apresentada na segunda Audiência Pública alguns parâmetros regulatórios com vistas

a proporcionar um sinal de eficiência para estimular as empresas a atuar no controle das

perdas técnicas..”

12

Análise:

Sabe-se que as perdas técnicas são inerentes à distribuição de energia, e o alcance de

seus valores ideais deve levar em consideração investimentos prudentes necessários

para se alcançar valores ótimos de perdas.

A Daimon entende que os parâmetros regulatórios a serem apresentados pela ANEEL

sejam relativos ao estímulo à redução das perdas, e não um sinal contrário de

penalização para empresas que tenham índices de perdas técnicas mais elevados em

função de características específicas de sua área de concessão e de seu sistema de

distribuição.

n. Iluminação pública estimada e medida

Em nenhum momento a ANEEL cita como será o tratamento para casos de Iluminação

Pública

Análise:

A iluminação pública compõe uma parte expressiva da carga regular das distribuidoras e,

desta forma, deve ter sua correta representação no cálculo de fluxo. De certo modo,

pode-se segregar esta carga em duas partes. A primeira corresponde à carga referente à

iluminação pública de ruas e avenidas que geralmente são estimadas em função de uma

potência média, horas de uso e quantidade de lâmpadas. Tal informação geralmente não

consta no sistema GIS das empresas e, por isso, não devem estar contempladas no BDGD

enviado à ANEEL. Já a segunda parte corresponde à carga de iluminação pública presente

em praças e localidades de uso comum que costumam ser medidas e, portanto, constam

no BDGD enviado à ANEEL.

Embora a falta de informação mais precisa esteja relacionada apenas com a carga

estimada, ambas possuem o problema de a representação destes pontos no GIS ser feita

de modo agregado, ou seja, não há representação individual de cada ponto de IP com

seu devido posicionamento georreferenciado. As cargas são somadas e representadas

em um único ponto, trazendo assim prejuízos ao cálculo.

13

Uma possível solução seria criar uma carga de IP adicional em cada nó da rede que

contém unidades consumidoras georreferenciadas cadastradas. Assim, cada ponto da

rede contaria com uma parcela da carga regular de iluminação pública, não reproduzindo

obviamente o cenário real, porém consideravelmente melhor do que se considerar a

carga agregada em um único ponto.