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TEMA GERAL B: MODERNIZAÇÃO DE RECURSOS APLICADOS À OPERAÇÃO

MÓDULO DE ESTUDOS E TREINAMENTO EM TEMPO REAL

FREIRE, L. M.*; ZAGARI, E. N. F.; RODRIGUES, L. F. G.; MOKARZEL JR., F. e CALIXTO, R.

CPFL – Companhia Paulista de Força e Luz

RESUMO Este trabalho apresenta o programa computacional implantado junto ao centro de operação e controle da CPFL para a realização de simulações na rede elétrica. O software trabalha com dados de tempo real sendo acionado através do próprio console de operação utilizado no dia-a-dia pelo operador. Destaca-se as potencialidades do aplicativo, o impacto de sua implantação trazendo grande agilidade e flexibilidade na programação e realização de manobras no sistema elétrico e ainda, sua utilização como ferramenta de treinamento de despachantes. PALAVRAS-CHAVE Simulador, Centro de Operação e Controle, Funções de Análise de Redes.

1.0 - INTRODUÇÃO A CPFL vem trabalhando há cinco anos na implantação das funções de análise de redes em seu centro de operação e controle do sistema elétrico – COS (8). Além das funções clássicas de estimação de estado, fluxo de potência on-line e análise de segurança em tempo real, o pacote de aplicativos de análise de redes da CPFL inclui a função de Módulo de Estudos em Tempo Real - METR. Este trabalho descreve todo o ambiente envolvido na execução de estudos utilizando o METR, destacando suas potencialidades e o impacto no ambiente de operação advindos com a sua implantação no COS da CPFL.

O METR é utilizado tanto pelas áreas de estudos de curto prazo quanto pelas áreas de controle da operação, sendo inegáveis os ganhos trazidos para esta última,

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pois o operador (despachante) pode verificar, na fase de programação e instantes antes de realizar uma manobra, quais os efeitos que ela provoca no sistema elétrico. Na realização dos estudos é permitida a simulação de abertura/fechamento de linhas, transformadores e shunts de barra e alterações de carga/geração das barras, o que cobre a grande maioria dos tipos de manobras realizadas no COS. Dispondo dessa ferramenta, o ambiente de operação exige cada vez mais a presença do engenheiro de operação e mudanças no perfil dos operadores, com a possibilidade de num futuro próximo os estudos de curto prazo serem realizados diretamente nos centros de operação. Uma importante característica desse aplicativo é a sua simplicidade e facilidade de utilização, tanto na preparação do caso base de tempo real e na escolha da(s) contingência(s) a ser(em) simulada(s), quanto na execução e apresentação dos resultados, sendo que o operador não precisa mudar de ambiente computacional para realizá-los. O aplicativo METR é também utilizado para treinamento de operadores, sendo realizado na forma de auto-treinamento ou treinamento dirigido. Em qualquer uma dessas opções, o METR proporciona o aprimoramento dos operadores, dando-lhes a oportunidade de aumento contínuo na sua sensibilidade com relação ao sistema elétrico onde atua. Cabe ressaltar a grande utilidade dessa ferramenta face a renovação do quadro de operadores acelerando o processo de aprendizado. 2.0 - AMBIENTE DE TEMPO REAL Os aplicativos FAR implantados na CPFL são: Configurador, Estimador, Fluxo de Potência, Análise de Segurança e Módulo de Estudos (5). Eles são controlados por um Escalonador que concede o uso do processador aos aplicativos de acordo com a prioridade de cada um, conforme mostrado na Figura 1. Com exceção do Módulo de Estudos, os aplicativos são executados ciclicamente de forma on-line sendo que o Fluxo de Potência e a Análise de Segurança podem também ser executados por solicitação do operador. Já o Módulo de Estudos, aplicativo de

menor prioridade, é executado somente com a intervenção do operador e de forma off-line, onde modificações especiais no posto de operação se fazem necessárias.

FIGURA 1 - Aplicativos FAR

3.0 - PREPARAÇÃO DO CASO BASE DE TEMPO REAL Um dos maiores desafios na consolidação das chamadas Funções de Análise de Redes, FAR é a geração de um modelo em tempo real da rede de interesse (caso base de tempo real) que seja consistente e reflita com exatidão a situação operativa do sistema elétrico para um determinado instante (1) (3). Os resultados do Módulo de Estudos, assim como do Fluxo de Potência On-Line e Análise de Segurança, serão tão mais precisos quanto mais exata for a representação da rede de interesse. Define-se aqui rede elétrica de interesse como sendo a rede elétrica da própria concessionária (rede interna) e parte da rede das concessionárias vizinhas (rede externa). A razão de se agregar parte da rede externa à rede de interesse é representar as influências externas

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quando da ocorrência (ou simulação) de contingências na rede interna. No caso da CPFL, a rede elétrica de interesse é modelada como mostrado na Figura 2. As partes observáveis da rede são modeladas através de dados telemedidos e do estimador de estado e as partes não observáveis através de dados estatísticos (6) e equivalentes externos (2).

FIGURA 2 – Modelagem da Rede de Interesse

Uma vez modeladas as redes interna e externa (Figura 1), tomando-se certos cuidados, combina-se os resultados do equivalente e do estimador gerando-se finalmente um modelo completo da rede de interesse: o caso base de tempo real. Na CPFL, no modo de tempo real, a cada minuto é gerado um caso base utilizando esse procedimento que acabamos de descrever. Quando há uma solicitação de estudo, o caso base do METR é gerado através do mesmo procedimento. 4.0 - O POSTO DE OPERAÇÃO E OS ESTUDOS EM TEMPO REAL Uma grande vantagem do METR é a facilidade que o operador encontra para realizar um estudo. O estudo é realizado no próprio posto de operação não necessitando de mudança de ambiente de trabalho. Na escolha da contingência, que pode ser simples ou múltipla e de natureza diversa, tudo se passa como se ele estivesse realizando uma manobra do seu

dia-a-dia utilizando o seu próprio console de operação, onde os resultados são mostrados nas telas habituais de operação do sistema. O posto de operação (PO) é constituído por dois monitores. Ao selecionar no Menu Principal, Figura 3, a opção “Entrar no Modo de Estudos” é gerado um caso base de tempo real e suas informações (fluxos nas linhas, tensões e potência líquida nas barras) são exteriorizadas em um dos monitores. No outro monitor, o operador tem acesso normal às informações de tempo real, não ficando alheio ao que se passa no sistema enquanto realiza o estudo.

FIGURA 3 – Menu Principal O operador pode simular manobras do seu dia-a-dia tais como:

• abrir/fechar linha; • desligar/ligar linha; • chavear banco de capacitores; • seccionar barramento; • transferência de circuito sem pisca com

fechamento e abertura de anel através de seccionadores;

• e ainda pode alterar o valor de carga ou geração na barra simulando transferência/corte de carga ou redespacho de geração.

Além dos resultados das simulações mostrados de forma gráfica nas telas que representam os unifilares do sistema, o operador tem ainda à sua disposição:

FUNÇÕES DE ANÁLISE DE REDES 

** ENTRAR NO MODO DE ESTUDOS ** MEDIDAS COM ERROS GROSSEIROS ** RESULTADOS DA ANÁLISE DE SEGURANÇA ** RESULTADOS DO MODO DE ESTUDOS ** ENTRAR EM MODO DE TCSP ** RESULTADOS DA TCSP 

EXECUTAR:  ** FLUXO DE POTÊNCIA ** ANÁLISE DE SEGURANÇA ** ESTUDO ** TCSP 

ÚLTIMA EXECUÇÃO    dd/mm/aa    hh:mm:ss   dd/mm/aa    hh:mm:ss   dd/mm/aa    hh:mm:ss   dd/mm/aa    hh:mm:ss 

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• listas de violações de limites de tensão nas barras e carregamento nas linhas de transmissão/transformadores,

• o grau de severidade da contingência e • um relatório das atuações dos

elementos de controle (banco de capacitores, LTC e geradores).

Para a realização de um estudo o operador, de forma prática, fácil e rápida, executa os seguintes passos (7):

1. seleciona o PO para modo de estudos (um caso base de tempo real é gerado);

2. realiza as manobras desejadas; 3. solicita a execução do estudo; 4. analisa os resultados.

Apesar de ser a tarefa de menor prioridade dentro do sistema de análise de redes em tempo real, o tempo de execução de um estudo no METR (passo 3) não ultrapassa 30 segundos, o que não chega a causar ansiedade ao operador. No entanto, como só lhe é alocado o processador quando não há nenhuma outra função de análise de redes em tempo real em execução, pode-se ainda reduzir este tempo a apenas alguns segundos, bastando, para isso, alocar um processador exclusivo para a execução do METR. Assim, o METR é utilizado tanto na programação e instantes antes da manobra a fim de se verificar os valores da programação, como também em situações de alerta ou emergência, onde o operador pode simular várias manobras a fim de levar o sistema para um estado seguro de operação. 4.1 - Transferência de circuito sem pisca - TCSP Dentre as manobras de equipamentos do sistema elétrico realizadas com a supervisão do Centro de Controle da CPFL, uma tem especial importância: transferência de circuito sem pisca com fechamento e abertura de anel através de seccionadores (4). Esta importância se deve à relevante freqüência com que essas manobras são realizadas devido ao grande número de SE’s em 138kV com dupla alimentação existentes na área de concessão da CPFL. A implementação dos estudos de transferência sem pisca no METR proporcionaram, não apenas uma sensível

economia de tempo despendido em simulações, mas principalmente uma valiosa redução de riscos operativos nas manobras de transferências sem pisca. 5.0 - COMENTÁRIOS FINAIS Dentre as dificuldades encontradas na fase de implementação destacam-se a modelagem da rede interna, face a escassez de telemedições, e a combinação dela com o equivalente externo. Tais dificuldades sinalizam a necessidade de investimentos em telemedições e na troca de informações entre centros de operação de concessionárias vizinhas. A utilização do METR para investigar os efeitos de manobras e de contingências no sistema elétrico da CPFL tem trazido simplificações e diminuição do tempo despendido para a realização de estudos de curto prazo e programação de manobras. Além disto, face à facilidade de utilização, o METR está sendo empregado com êxito no treinamento de novos operadores e atualização do pessoal de operação. Por ser executado no mesmo ambiente computacional de operação do COS e devido à interface amigável de manuseio, o METR tem estimulado o operador a utilizá-lo. A prática de simulações tem conferido ao operador, não apenas uma melhor compreensão técnica da engenharia de sistemas de potência, aprimorando seu perfil de análise, mas também uma maior familiaridade com determinadas partes do sistema elétrico, especialmente no que diz respeito a solução de problemas e preparação para emergências. Enfim, aliando todos esses benefícios, a incorporação do METR ao Centro de Operação do Sistema da CPFL, ferramenta tão almejada por todos que trabalham com operação e controle em tempo real, tem proporcionado um estimável aumento da segurança operativa e melhoria na qualidade do fornecimento de energia. No futuro o METR poderá servir como base para a implantação de um simulador para treinamento de operadores.

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6.0 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) KEN KATO ET AL.. External Network

Modeling - Recent Practical Experience - A Report Prepared by the External Network Modeling Task Force, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 9, No. 1, Feb 1994.

(2) MONTICELLI, A. J., DECKMANN, S,

GARCIA, A., STOTT, B.. Real-Time External Equivalents for Static Security Analysis. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-98, pp. 498-508, New York 1979.

(3) MONTICELLI, A. J., FELIX, F. W.. A

Method that Combines Internal State Estimation and External Network Modeling. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-104, No. 1, pp. 91-99, Jan 1985.

(4) IEEE COMMITTEE REPORT. Results of

Survey on Interrupting Ability of Air Break Switches. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-85, No. 9, pp. 1008-1020, Sep 1966.

(5) CONVÊNIO DE COOPERAÇÃO ENTRE

CPFL/UNICAMP. Relatórios 02, 03 e 04 do Aditivo 03, Relatórios 02 e 04 do Aditivo 06 e Relatórios 01 e 02 do Aditivo 07 sobre Funções de Análise de Redes, Campinas, 1990-1997.

(6) ZAGARI, E. N. F., FREIRE, M. L.,

Modelagem de Ilhas Não Observáveis na Análise em Tempo Real. Relatório CPFL/OSE, Campinas Junho/96.

(7) FREIRE, M. L. e ZAGARI, E. N. F.. Manual

Do Usuário FAR., CPFL, Campinas Novembro/97.

(8) FREIRE, L. M.; GARCIA, A. V.;

MONTICELLI, A. J.. Modernização Incremental do Centro de Operação do Sistema da CPFL. In: 1o SIMPASE - Simpósio de Automação de Sistemas

Elétricos, 1992, Campinas, SP. Anais ... Campinas: CPFL, 1992. p. 318-328.