tcc qualidade de energia

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___________________________________ _______ UFPA ___________________________________ ___ Estudo da Importância da Monitoração da Qualidade de Energia Elétrica nos Sistemas de Distribuição Priscila Maciel Pimentel 2º Período/2010

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Page 1: Tcc   qualidade de energia

__________________________________________

UFPA______________________________________

Estudo da Importância da Monitoração da Qualidade de

Energia Elétrica nos Sistemas de Distribuição

Priscila Maciel Pimentel

2º Período/2010

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ

FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICATUCURUÍ – PARÁ

______________________________________

Page 2: Tcc   qualidade de energia

Universidade Federal do ParáCampus Universitário de TucuruíFaculdade de Engenharia Elétrica

Priscila Maciel Pimentel

Estudo da Importância da Monitoração da Qualidade de

Energia Elétrica nos Sistemas de Distribuição

Trabalho de Conclusão de Curso submetido ao colegiado do curso de engenharia elétrica como parte dos requisitos para obtenção de graduado em Engenheiro Eletricista.

Tucuruí, junho de 2010

ii

Page 3: Tcc   qualidade de energia

Estudo da Importância da Monitoração da Qualidade de Energia Elétrica nos Sistemas de

Distribuição

Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado em 10 de junho de 2010 adequado para a obtenção de grau em Engenheiro Eletricista e aprovado em sua forma final pela banca examinadora que atribuiu o conceito excelente.

________________________________________________

Prof. MSc. Claudomiro Fábio de Oliveira Barbosa

Orientador – FEE/ CTUC/ UFPA

____________________________________________

Prof. Dr. João Paulo Abreu Vieira

Membro – FEE/ CTUC/ UFPA

_____________________________________________

Prof. MSc. Hallan Max Silva Souza

Membro – FACET/ UFPA

_______________________________________________

Prof. MSc. Cleison Daniel Silva

Diretor da Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE/ CTUC/ UFPA

iii

Page 4: Tcc   qualidade de energia

Dedicatória

“Dedico este trabalho a Deus por ter me dado sabedoria e a

oportunidade de viver de novo, a minha família pelo apoio e incentivo e a todos

os meus amigos que estiveram presente nesta etapa de minha vida.”

iv

Page 5: Tcc   qualidade de energia

Agradecimentos

A Deus pela nova vida e força para continuar esta caminhada.

A meu esposo José Cândido e a minha família pelo apoio e incentivo.

Ao meu professor e orientador Claudomiro Fábio de Oliveira Barbosa, pela

orientação e apoio.

Ao professor Hallan Max pelo apoio neste trabalho.

A banca examinadora composta pelos professores Hallan Max e João Paulo.

A todos meus amigos que direta ou indiretamente me ajudaram na conclusão

deste trabalho.

v

Page 6: Tcc   qualidade de energia

ÍndiceLista de Figuras----------------------------------------------------------------------------------ix

Lista de Tabelas----------------------------------------------------------------------------------x

Abreviaturas-------------------------------------------------------------------------------------xiii

Resumo-------------------------------------------------------------------------------------------xiv

Capítulo 1 - Introdução--------------------------------------------------------------------------1

1.1 Motivação-------------------------------------------------------------------------------------1

1.2 Objetivo----------------------------------------------------------------------------------------2

1.3 Estrutura do Trabaho-----------------------------------------------------------------------3

Capítulo 2 - Qualidade de Energia Elétrica------------------------------------------------4

2.1 Introdução-------------------------------------------------------------------------------------4

2.2 Definição---------------------------------------------------------------------------------------4

2.3 Fenômenos que caracterizam a Qualidade de Energia---------------------------7

2.3.1 Transitórios-------------------------------------------------------------------------------10

2.3.1.1 Impulsivo--------------------------------------------------------------------------------11

2.3.1.2 Oscilatórios-----------------------------------------------------------------------------13

2.3.2 Variação de Tensão de Longa Duração - VTLD--------------------------------15

2.3.2.1 Sobretensões--------------------------------------------------------------------------16

2.3.2.2 Subtensões-----------------------------------------------------------------------------16

2.3.2.3 Interrupções sustentadas-----------------------------------------------------------17

2.3.3 Variação de Tensão de Curta Duração - VTCD---------------------------------17

2.3.3.1 Interrupção-----------------------------------------------------------------------------18

2.3.3.2 Afundamento de tensão ("Sag")--------------------------------------------------19

2.3.3.3 Elevação de tensão ("Swell")------------------------------------------------------21

2.3.4 Desequilíbrio de Tensão--------------------------------------------------------------22

2.3.5 Distorção na forma de onda----------------------------------------------------------24

2.3.5.1 DC "Offset"-----------------------------------------------------------------------------25

2.3.5.2 Harmônicos----------------------------------------------------------------------------25

2.3.5.3 Interharmônicos-----------------------------------------------------------------------29

2.3.5.4 Recorte ("Notching")-----------------------------------------------------------------30

2.3.5.5 Ruído------------------------------------------------------------------------------------31

2.3.5.6 Flutuação-------------------------------------------------------------------------------32

vi

Page 7: Tcc   qualidade de energia

2.3.6 Variação na frequência----------------------------------------------------------------32

2.4 Índices de Continuidade do serviço---------------------------------------------------33

Capítulo 3 - Importância da Monitoração-------------------------------------------------37

3.1 Por que Monitorar?------------------------------------------------------------------------37

3.2 Normatização Nacional e Internacional----------------------------------------------39

3.2.1 Normatização: Definição--------------------------------------------------------------41

3.2.2 Normatização Nacional sobre QEE------------------------------------------------42

3.2.2.1 Obrigatoriedade do uso de normas----------------------------------------------42

3.2.2.2 Entidades Normativas---------------------------------------------------------------42

3.2.2.3 Evolução normativa nacional sobre QEE---------------------------------------46

3.2.2.4 Parâmetros da QEE no sistema elétrico nacional----------------------------52

3.2.3 Normatização Internacional sobre QEE-------------------------------------------59

3.2.3.1 Evolução normativa internacional sobre QEE---------------------------------60

3.2.3.2 A IEC-------------------------------------------------------------------------------------64

3.2.3.3 Normas da IEC relacionadas à QEE--------------------------------------------66

Capítulo 4 - Instrumentos de Monitoração-----------------------------------------------69

4.1 Tipos de instrumentos de monitoração----------------------------------------------69

4.1.1 Oscilógrafo e analisador de energia CE-3000-----------------------------------72

4.1.2 Analisador de energia MARH - VI---------------------------------------------------74

4.1.3 Multimedidor PowerLogic ION 7650------------------------------------------------76

4.1.4 Analisador de energia Minipa ET - 5060------------------------------------------78

4.1.5 Analisador VEGA 76-------------------------------------------------------------------80

4.2 Sistema de monitoramento--------------------------------------------------------------84

4.2.1 Descrição física do sistema----------------------------------------------------------85

4.2.2 Topologia do sistema------------------------------------------------------------------85

4.2.3 Metodologia de medição--------------------------------------------------------------88

4.2.4 Transmissão de dados-----------------------------------------------------------------90

4.2.5 Sistema de gerenciamento-----------------------------------------------------------91

4.3 Análise e apresentação de medições------------------------------------------------92

Capítulo 5 - Programas de Monitoração da Qualidade da Energia Elétrica-----99

5.1 Experiência Internacional----------------------------------------------------------------99

5.1.1 Experiência Canadense---------------------------------------------------------------99

5.1.2 Experiência Americana--------------------------------------------------------------107

5.1.3 Experiência Espanhola---------------------------------------------------------------111

vii

Page 8: Tcc   qualidade de energia

5.2 Experiência Nacional--------------------------------------------------------------------114

5.2.1 Programa de Monitoração da COELCE-----------------------------------------114

5.2.2 Programa de Monitoração da CELPE--------------------------------------------125

5.2.3 Programa de Monitoração da CPFL----------------------------------------------133

5.2.4 Programa de Monitoração da CELPA--------------------------------------------139

5.3 Indicações de aplicação de um Programa de Monitoração em

Parauapebas-----------------------------------------------------------------------------------143

5.4 Considerações finais--------------------------------------------------------------------155

Capítulo 6 - Conclusões---------------------------------------------------------------------157

6.1 Comentários finais-----------------------------------------------------------------------157

6.2 Sugestões de trabalhos futuros------------------------------------------------------159

Referências Bibliográficas------------------------------------------------------------------160

viii

Page 9: Tcc   qualidade de energia

Lista de FigurasFigura 2.1 Transitório impulsivo de corrente causado por raio ---------------------12

Figura 2.2 Transitório impulsivo em p.u.--------------------------------------------------12

Figura 2.3 Transitório oscilatório devido a chaveamento de capacitor-----------13

Figura 2.4 Transitório oscilatório de baixa freq. causado por energização de

banco de capacitor-----------------------------------------------------------------------------14

Figura 2.5 Transitório oscilatório de baixa frequência causado por

ferroresonância de um transformador sem carga--------------------------------------15

Figura 2.6 Forma de onda de “Brownout”------------------------------------------------16

Figura 2.7 Variação do valor RMS para interrupçao momentânea----------------19

Figura 2.8 Afundamento de Tensão Sag-------------------------------------------------20

Figura 2.9 Variação do valor RMS para um “Swell”-----------------------------------22

Figura 2.10 Desequilíbrio na fase B de 2%----------------------------------------------24

Figura 2.11 Representação da série de Fourier para uma onda distorcida-----26

Figura 2.12 Forma de onda da tensão em uma fase----------------------------------27

Figura 2.13 Espectro de frequência de lâmpada de vapor de sódio--------------28

Figura 2.14 Sinal de Tensão e Corrente da Lâmpada de vapor de sódio--------28

Figura 2.15 Espectro de potência de um forno de indução--------------------------30

Figura 2.16 Tensão Notching causada pela operação de conversores----------31

Figura 2.17 Ruído elétrico superposto na forma de onda da tensão em p.u.---31

Figura 2.18 Flutuação da tensão em p.u.------------------------------------------------32

Figura 2.19 Variação da frequência na forma de onda da tensão-----------------32

Figura 2.20 Média do índice de continuidade DEC por região (ano 2009)------35

Figura 2.21 Média do índice FEC por região (ano 2009)-----------------------------35

Figura 2.22 Conta de energia elétrica com índices de continuidade--------------36

Figura 3.1 Princípio da Normatização-----------------------------------------------------45

Figura 3.2 Desenvolvimento de uma norma brasileira--------------------------------46

Figura 3.3 Faixas de limites de tensão----------------------------------------------------53

Figura 3.4 Curva da ITIC revisada no ano 2000----------------------------------------62

Figura 3.5 Marca de Certificação CE------------------------------------------------------63

Figura 3.6 Marca de Certificação C-tick--------------------------------------------------63

Figura 3.7 Marca de Certificação INMETRO--------------------------------------------64

Figura 3.8 Organograma da IEC------------------------------------------------------------65

ix

Page 10: Tcc   qualidade de energia

Figura 4.1 Estrutura do instrumento CE - 3000-----------------------------------------72

Figura 4.2 Analisador de energia MARH - VI--------------------------------------------75

Figura 4.3 Multimedidor PowerLogic ION 7650-----------------------------------------77

Figura 4.4 Analisador ET - 5060------------------------------------------------------------79

Figura 4.5 Analisador VEGA 76-------------------------------------------------------------81

Figura 4.6 Topologia - célula de monitoramento---------------------------------------86

Figura 4.7 Detalhamento do núcleo da célula de monitoramento------------------86

Figura 4.8 Topologia servidor de dados--------------------------------------------------86

Figura 4.9 Assuntos envolvidos ao "Data Mining"--------------------------------------88

Figura 4.10 Afundamento de tensão registrado por um medidor nas 3 fases- -92

Figura 4.11 Interrupção de tensão registrada por um programa de QEE--------93

Figura 4.12 Sobretensão registrada por um programa de QEE--------------------93

Figura 4.13 Espectro de desequilíbrio de tensão medido na Subestação-------94

Figura 4.14 Ambiente gráfico do programa----------------------------------------------94

Figura 4.15 Distorção harmônica registrada no motor de indução a vazio------95

Figura 4.16 Espectros harmônicos de tensão e da corrente obtidos de um

motor-----------------------------------------------------------------------------------------------95

Figura 4.17 Perfil de DHT de tensão e corrente por fase de um trafo------------96

Figura 4.18 Afundamento de tensão em uma indústria (ponto B)------------------96

Figura 5.1 Porcentagem de sítios versus nº médio de VTCD por mês na

indústria-----------------------------------------------------------------------------------------101

Figura 5.2 Porcentagem de sítios X nº médio de VTCD por mês por sítio-----101

Figura 5.3 Porcentagem cumulativa de VTCD versus nº médio VTCD por mês/

sítio-----------------------------------------------------------------------------------------------102

Figura 5.4 Porcentagem de sítios versus nº médio de VTCD/mês/ sítio

120/208V----------------------------------------------------------------------------------------103

Figura 5.5 Porcentagem de sítios versus nº médio de VTCD/mês/ sítio

347/600V----------------------------------------------------------------------------------------103

Figura 5.6 Porcentagem de sítios versus nº médio de VTCD/ mês/ sítio em

comércio-----------------------------------------------------------------------------------------104

Figura 5.7 Porcentagem Cumulativa VTCD X nº médio VTCD/ mês/ sítio-----104

Figura 5.8 Histograma da DHTV de umas 3 semanas de monitoração---------108

Figura 5.9 Histograma das interrupções e o total de VTCD-----------------------109

Figura 5.10 Histograma das durações dos VTCD e “Swells”----------------------110

x

Page 11: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.11 Ligação do 3720 ACM à Estação via Modem e rede telefônica- -115

Figura 5.12 Localização dos pontos de monitoramento da COELCE em

Fortaleza----------------------------------------------------------------------------------------119

Figura 5.13 Localização dos pontos de monitoramento da COELCE no interior

do Ceará----------------------------------------------------------------------------------------120

Figura 5.14 Valores máximos de desequilíbrio por subestação monitorada---121

Figura 5.15 Percentual de 95% da DHTV por subestação-------------------------122

Figura 5.16 Percentual de 95% de 5ª harmônica por subestação---------------122

Figura 5.17 Valor correspondente à probabilidade acumulada de 95%--------127

Figura 5.18 Tela com os indicadores DV95d para Subestação Piedade para

uma semana-----------------------------------------------------------------------------------130

Figura 5.19 Tela com os indicadores DV95d para Subestação Piedade-------132

Figura 5.20 Tela com números de ocorrências por fase e faixa de duração- -132

Figura 5.21 Arquitetura do sistema de Gestão da Qualidade de energia------134

Figura 5.22 Sistema de Gestão-----------------------------------------------------------135

Figura 5.23 Diagrama físico do sistema de monitoramento da Qualidade de

energia-------------------------------------------------------------------------------------------140

Figura 5.24 Tela de abertura do Programa “Softcom”-------------------------------141

Figura 5.25 Sistema de monitoramento em projeto piloto--------------------------142

Figura 5.26 Programa “Softcom”----------------------------------------------------------143

Figura 5.27 Mapa do município de Parauapebas-------------------------------------144

Figura 5.28 Vista aerea do município de Parauapebas, ano 2009---------------144

Figura 5.29 Indicadores de Continuidade mensal (Ano 2009)--------------------145

Figura 5.30 Média dos indicadores de Continuidade de Fornecimento de

energia, ano 2009-----------------------------------------------------------------------------146

Figura 5.31 Indicador de continuidade DEC, ano 2009-----------------------------146

Figura 5.32 Indicador de continuidade FEC, ano 2009-----------------------------147

Figura 5.33 Foto da subestação de Parauapebas------------------------------------148

Figura 5.34 Empresa RIP Serviços Industriais----------------------------------------149

Figura 5.35 Empresa Integral Construções e Comércio----------------------------149

Figura 5.36 Motor queimado por sobretensão-----------------------------------------150

Figura 5.37 Pontos de monitoramento sugerido--------------------------------------152

Figura 5.38 Detalhes da instalação de um analisador de energia----------------153

Figura 5.39 Topologia da rede de monitoramento------------------------------------154

xi

Page 12: Tcc   qualidade de energia

Lista de TabelasTabela 2.1 Categorias e características de fenômenos eletromagnéticos--------9

Tabela 2.2 Sequência dos componentes harmônicos--------------------------------26

Tabela 4.1 Resumo dos fenômenos e equipamentos de monitoramento--------95

Tabela 5.1 Resultados de um caso real para ilustrar o conceito de VTCD

incidente-----------------------------------------------------------------------------------------102

Tabela 5.2 Quadro resumo dos indicadores de qualidade de energia elétrica na

COELCE----------------------------------------------------------------------------------------121

Tabela 5.3 Indicadores diários de probabilidade do parâmetro P de tensão- -125

Tabela 5.4 Indicadores semanais de máximo dos índices diários do Parâmetro

P de tensão-------------------------------------------------------------------------------------125

Tabela 5.5 Indicadores para cada local monitorado para um ano----------------126

Tabela 5.6 Indicadores para conjunto de locais monitorados para um ano----127

Tabela 5.7 Resumo dos resultados de 12 subestações----------------------------134

Tabela 5.8 Dados da Subestação de Parauapebas---------------------------------144

xii

Page 13: Tcc   qualidade de energia

AbreviaturasANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica

IEC - International Electrotechnical Commission

IEEE - Institute Electrical and Electronics Engineers

ITU - International Telecommunication Union

ISO - International Organization for Standardization

WTO - World Trade Organization (Organização Mundial do Comércio)

TBT - Technical Barriers to Trade (Acordo de Barreiras Técnicas)

ANSI - American National Standards Institute

NEMA - National Electrical Manufactureis Association

ITIC - Information Technology Industry Council

CBEMA - Computer and Business Equipment Manufacturers Association

DEC - Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora

FEC - Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora

DIC - Duração de Interrupção por Unidade Consumidora

FIC - Frequência de Interrupção por Unidade Consumidora

DMIC - Duração Máxima de Interrupção por Unidade Consumidora

xiii

Page 14: Tcc   qualidade de energia

ResumoO presente trabalho no primeiro momento faz um estudo sobre a

qualidade de energia elétrica, bem como apresentando suas diversas

definições, sua importância e os fenômenos que a afetam, além de seus

indicadores de continuidade de fornecimento. Em um segundo momento é

mostrado a evolução da normatização nacional e internacional, os diferentes

tipos de instrumentos, rede de monitoração, análise e apresentação de dados,

isto é, o funcionamento de um sistema de monitoramento da qualidade de

energia. Em um terceiro momento é apresentado os diferentes programas de

monitoração implantados tanto a nível nacional como internacional. No quarto e

último momento é feito um estudo sobre os distúrbios de energia elétrica no

município de Parauapebas no estado do Pará, bem como motivações para a

implantação de um sistema de monitoramento da qualidade de energia elétrica

no pólo industrial desta cidade, em virtude do fornecimento de energia elétrica

estar com qualidade inadequada.

A indicação de um programa de monitoração da qualidade de energia

elétrica que será apresentado neste trabalho é de grande importância para a

concessionária de energia elétrica local. Pois a determinação de indicadores

que expressem a qualidade de energia nos pontos de conexão com a

distribuidora, e em pontos estratégicos do ponto de vista da qualidade, permite

estabelecer relações de causa – efeito que podem subsidiar ações de caráter

preventivo ou corretivo para operação do sistema elétrico ou mesmo no

planejamento da operação e expansão do sistema elétrico.

xiv

Page 15: Tcc   qualidade de energia

Capítulo 1

Introdução

“O temor do Senhor é o princípio da sabedoria”.

(Sl 111.10).

1.1.Motivação

O principal interesse pela Qualidade de Energia Elétrica está na procura

do aumento da produtividade e melhores condições de vida pelos

consumidores, pois a disponibilidade da energia elétrica representa um

incremento na qualidade de vida das populações. Num primeiro momento em

que se implanta um sistema de distribuição de energia elétrica, a população

local imediatamente passa a constar com inúmeros benefícios, tanto do ponto

de vista de maior conforto doméstico como de melhores possibilidades de

emprego e produção.

À medida que os benefícios da energia elétrica passam a fazer parte do

dia-a-dia das pessoas, é natural que se inicie um processo de discussão

quanto à qualidade do produto. Numa análise inicial preocupa-se com a

continuidade do serviço, já que fica evidente que qualquer interrupção do

fornecimento implicará em transtornos de toda ordem. A questão da qualidade

da energia elétrica como um produto comercial, não é tão evidente quando não

há interrupções. Isso normalmente só é percebido de forma um pouco difusa,

através de falhas de funcionamento em alguns equipamentos, principalmente

os mais sofisticados.

A monitoração do sistema elétrico representa um importante

procedimento para a avaliação da qualidade da energia elétrica, essencial para

se obter os elementos necessários para o diagnóstico dos problemas nesta

área, o conhecimento das características de sensibilidade dos equipamentos

1

Page 16: Tcc   qualidade de energia

dos consumidores e, sobretudo para a determinação de alternativas de

soluções dos problemas.

As principais vantagens da implantação de sistemas para o

monitoramento da qualidade da energia elétrica, principalmente no setor

industrial de processos contínuos de produção e serviços, são: a possibilidade

de avaliar os indicadores das cargas perturbadoras; o monitoramento das

cargas sensíveis, como motores, dispositivos de controle e automação e

microcomputadores; e a fácil detecção dos distúrbios provenientes do sistema

elétrico da concessionária.

Além do fato de que permite reduzir todos os custos envolvidos em

interrupções forçadas, e aqueles ocasionados por perdas na instalação,

desgaste e redução da vida útil dos equipamentos importantes.

1.2.Objetivos

O presente trabalho tem por objetivos:

Definir a expressão qualidade da energia elétrica, bem como apresentar

os principais fenômenos que a afetam;

Apresentar a importância da monitoração da qualidade da energia

elétrica no sistema elétrico de distribuição, bem como nas indústrias.

Mostrar como vem sendo tratado este termo em nível de normatização

nacional e internacional;

Apresentar alguns tipos de instrumentos de monitoração e um tipo de

sistema de monitoração, bem como mostrar alguns exemplos de

registros e análise de dados de alguns programas de monitoração;

Propor indicações de implantação de um programa de monitoração da

qualidade da energia elétrica na cidade de Parauapebas, apresentando

a importância da monitoração dos indicadores que expressam a

qualidade da energia elétrica no sistema elétrico de distribuição e

principalmente nas indústrias.

2

Page 17: Tcc   qualidade de energia

1.3.Estrutura do Trabalho de Conclusão de

Curso

Neste primeiro capítulo são apresentados os principais objetivos e

motivação buscados neste trabalho, os quais englobam a importância do tema

discutido, ressaltando os benefícios de um programa de monitoração contínua

da qualidade da energia para a prestação de um serviço de melhor qualidade

aos consumidores.

No segundo capítulo são abordadas as diversas definições do assunto

Qualidade de Energia Elétrica, além de se fazer uma discussão sobre os

principais fenômenos que afetam a qualidade da energia elétrica, sendo

também apresentados os índices de continuidade do serviço.

A importância da monitoração da qualidade de energia elétrica e sua

normatização nacional e internacional são apresentadas no terceiro capítulo.

O quarto capítulo apresenta os tipos de instrumentos utilizados para

monitorar, as redes de monitoração e seu funcionamento, e alguns exemplos

de monitoração, nos quais são apresentados os dados e suas análises.

O quinto capítulo apresenta a experiência com alguns programas de

monitoração da qualidade de energia elétrica com aplicação tanto nacional

como internacional. Neste capítulo também é apresentada as indicações da

aplicação de um programa de monitoração no município de Parauapebas,

Estado do Pará.

No sexto e último capítulo são apresentadas as principais conclusões

tiradas deste trabalho, além das sugestões para trabalhos futuros.

3

Page 18: Tcc   qualidade de energia

Capítulo 2

Qualidade de Energia Elétrica

“A preguiça é a mãe do progresso. Se o homem não tivesse preguiça de

caminhar, não teria inventado a roda.”

Mário Quintana

2.1. Introdução

Este capítulo apresentará inicialmente a definição de Qualidade de

Energia Elétrica (QEE), bem como o aumento do interesse por este tema.

Seguindo a seqüência serão apresentados e classificados os principais

fenômenos associados a esta, sejam estes distúrbios ou variações em regime

permanente tais como transitórios, variações de curta e longa duração,

desequilíbrio de tensão, distorção de forma de onda e outros, os quais se

caracterizam como problemas de qualidade de energia, de acordo com as

normas internacionais, principalmente a [1] e a [2] e a norma nacional através

do [3]. Para cada fenômeno de qualidade de energia serão citados as principais

causas e seus efeitos no sistema de energia e nas cargas conectadas ao

sistema.

As definições apresentadas neste capítulo servirão de base para os

capítulos seguintes, tanto em relação à importância da monitoração quanto

para os programas utilizados para monitorar.

2.2.Definição

A expressão Qualidade da energia elétrica (“Power Quality”) pode ser

definida como a disponibilidade de energia elétrica com forma de onda senoidal

pura, sem alterações na amplitude, emanando de uma fonte de potência

infinita. Deste ponto de vista, pode-se caracterizar como um problema de

qualidade de energia qualquer distúrbio ou ocorrência manifestada nos níveis

4

Page 19: Tcc   qualidade de energia

de tensão, nas formas de onda de tensão ou corrente que possam resultar em

insuficiência, má operação, falha ou defeito permanente em equipamentos de

um sistema elétrico.

Assim, pode-se dizer que qualidade da energia elétrica é a ausência

relativa de variações de tensão e freqüência provocadas pelo sistema elétrico

da concessionária, isto é, particularmente a ausência de desligamentos,

flutuações de tensão, surtos e harmônicos, os quais são medidos no ponto de

entrega da energia.

No Brasil, segundo entendimento da [3], a qualidade de energia elétrica

engloba tanto a qualidade de produto quanto a qualidade de serviço. A primeira

está relacionada aos fenômenos de qualidade de energia (conformidade),

enquanto a segunda diz respeito à confiabilidade, através de indicadores de

continuidade.

Atualmente no Brasil, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL)

verifica a qualidade de atendimento das concessionárias através de

indicadores de continuidade. Os indicadores de continuidade globais

regulamentados são o DEC (Duração Equivalente de Interrupção por Unidade

Consumidora) e o FEC (Freqüência Equivalente de Interrupção por Unidade

Consumidora), enquanto que os indicadores de continuidade individuais são o

DIC (Duração de Interrupção por Unidade Consumidora), FIC (Freqüência de

Interrupção por Unidade Consumidora) e o DMIC (Duração Máxima de

Interrupção por Unidade Consumidora). As metas destes indicadores a serem

observados pelas concessionárias são estabelecidas nos Contratos de

Concessão com a ANEEL, como revisões periódicas. Caso estes índices não

sejam cumpridos são aplicadas penalidades às concessionárias [4].

Segundo o atual presidente da ANEEL, Jerson Kelman, a agência

estuda implementar um método de cálculo das tarifas diferenciadas entre

clientes de uma mesma distribuidora dentro de uma mesma faixa de tensão:

“Estamos estudando se o nível de qualidade do atendimento pode ou não ser

importante para definição da tarifa”, diz. Dois novos critérios estão em estudo

na ANEEL, no primeiro, consumidores de áreas com serviços inferiores

5

Page 20: Tcc   qualidade de energia

pagariam tarifa menor. No segundo, deveria haver uma universalização dos

serviços, ou seja, qualidade idêntica para todos os consumidores [5].

A seguir são mensuradas algumas causas relacionadas à qualidade da

energia elétrica:

i. Novas tecnologias implementadas nos sistemas de geração. O controle

microprocessado e os dispositivos de eletrônica de potência são mais

sensíveis às variações na qualidade de energia, do que os

equipamentos antes utilizados;

ii. O aumento da eficiência no sistema como um todo faz crescer o número

de aplicações que reduzem perdas, como equipamentos com alta

eficiência, dispositivos de controle de velocidade de motores e a

instalação de banco de capacitores para a correção do fator de potência.

Este fato tem como conseqüência um aumento nos níveis de

harmônicos nos sistemas de energia, trazendo consigo preocupações

sobre os impactos futuros da capacidade dos sistemas;

iii. Os consumidores estão mais conscientes sobre o assunto qualidade de

energia, desafiando as empresas do setor elétrico a melhorarem o nível

de qualidade da energia fornecida aos consumidores;

iv. Muitos sistemas, não só elétricos, estão interconectados em rede.

Processos integrados significam que uma falha em um componente tem

maiores conseqüências.

Para [6] e [7], o uso de equipamentos mais sensíveis a distúrbios, tanto

pelos consumidores como pelos produtores do sistema de energia, tem

aumentado o interesse pela qualidade de energia. Outro fator que contribui

para as discussões na área de QEE, é que os problemas em uma peça ou

equipamento geram um problema cada vez mais severo, tendo em vista o

contínuo aumento das interconexões entre a rede de energia e os processos

industriais.

Embora um sistema de energia seja projetado para fornecer tensões

senoidais de suprimento perfeitamente equilibradas, com amplitude e

freqüência constantes, na realidade tal configuração não existe. Pois embora a

tensão gerada seja muito próxima da onda senoidal, a própria operação de

6

Page 21: Tcc   qualidade de energia

transmissão e distribuição de energia e o seu uso pelos consumidores causam

distorções das condições ideais de fornecimento, prejudicando a qualidade da

energia.

A qualidade de energia elétrica não pode ser completamente controlada

pelas empresas de energia elétrica, pois os sistemas de energia são bastante

susceptíveis aos fenômenos naturais (descargas atmosféricas, vendaval, etc.),

e também aqueles inerentes à própria operação do sistema, como curto-circuito

causado por defeitos do equipamento, vandalismo, queimadas embaixo das

linhas de transmissão, etc. Tais distúrbios são muito difíceis, senão impossíveis

de controlar.

Um dos mais importantes parâmetros que afetam a qualidade de energia

elétrica está relacionado à sensibilidade dos equipamentos dos consumidores,

tal fato comprova que a qualidade de energia elétrica depende tanto das

empresas fornecedoras de energia elétrica quanto dos consumidores e

também dos fabricantes de equipamentos.

2.3.Fenômenos que caracterizam a Qualidade

de Energia Elétrica.

Define-se como fenômeno de qualidade de energia elétrica qualquer

ação ou distúrbio que produz resultados indesejados para a carga conectada

ao sistema [8]. Como se sabe, entretanto, um amplo espectro de fenômenos

eletromagnéticos está presente no cotidiano desses sistemas elétricos. Um

problema de qualidade de energia é um conjunto destes eventos. A

característica do fenômeno de qualidade de energia identifica o tipo de

problema de qualidade de energia elétrica.

Os sistemas de suprimento de energia elétrica são projetados para

fornecer um adequado e confiável suprimento de tensão que satisfaça as

necessidades de todos os usuários. Normalmente os sistemas de geração,

transmissão e distribuição de energia são sujeitos a inesperadas variações

momentâneas, naturais ou provocadas pelo homem. Como resultado, o

sistema elétrico irá experimentar certas perturbações de tensão.

7

Page 22: Tcc   qualidade de energia

Perturbações de tensão podem ser problemas para certos usuários com

equipamentos sensíveis se elas causam perdas ou dados espúrios, disparos

falsos, ou falha no equipamento. Muitas dessas perturbações são geradas por:

Equipamentos nas próprias instalações do usuário;

Eventos sobre o sistema da distribuidora de energia, tais como raios e

chaveamentos de equipamentos;

Equipamentos de outros usuários sobre circuitos adjacentes.

Perturbações no sistema de energia são aumentos ou diminuições na

tensão ou na freqüência do sistema, além do que é considerado tolerância

normal. As mudanças na tensão podem ir da completa perda desta, com

duração de segundos, minutos, ou até mesmo horas, a altas magnitudes,

impulsos de curta duração de 50 ou mais vezes a tensão normal do sistema

não durando mais que uns poucos milésimos de segundo. Algumas dessas

perturbações podem ter um efeito indesejável sobre os equipamentos

conectados ao sistema de energia, incluindo os dispositivos de proteção.

O IEEE, através da [2] (práticas recomendadas na monitoração da

qualidade de energia elétrica), classifica os fenômenos eletromagnéticos

observados na qualidade de energia elétrica, conforme a tabela 2.1.

8

Page 23: Tcc   qualidade de energia

Tabela 2.1 – Categorias e Características Típicas de Fenômenos

Eletromagnéticos em Sistemas de Energia Elétrica [2].

Categorias Espectro típico Duração típica Tensão típica

1. Transitórios

1.1 Impulsivos

1.1.1 Nanossegundos 5ns ascensão < 50ns

1.1.2 Microssegundos 1µs ascensão 50ns – 1ms

1.1.3 Milissegundos 0,1ms ascensão > 1ms

1.2 Oscilatórios

1.2.1 Baixa Freqüência < 5 kHz 0,3 – 50ms 0 – 4 p.u.

1.2.2 Média Freqüência 5 – 500 kHz 20µs 0 – 8 p.u.

1.2.3 Alta Freqüência 0,5 – 5 MHz 5µs 0 – 4 p.u.

2.Variações de Tensão de Curta Duração

2.1 Instantâneas

2.1.1 Sag (Afundamento) 0,5 – 30 ciclos 0,1 – 0,9 p.u.

2.1.2 Swell (Elevação) 0,5 – 30 ciclos 1,1 – 1,8 p.u.

2.2 Momentâneas

2.2.1 Interrupção 0,5 ciclos – 3s < 0,1 p.u.

2.2.2 Sag ( Afundamento) 30 ciclos – 3s 0,1 – 0,9 p.u.

2.2.3 Swell (Elevação) 30 ciclos – 3s 1,1 – 1,4 p.u.

2.3 Temporárias

2.3.1 Interrupção 3s – 1 min < 0,1 p.u.

2.3.2 Sag (Afundamento) 3s – 1 min 0,1 – 0,9 p.u.

2.3.3 Swell (Elevação) 3s – 1 min 1,1 – 1,2 p.u.

3. Variações de Tensão de Longa Duração

3.1 Interrupção Sustentada > 1 min 0,0 p.u.

3.2 Subtensão > 1 min 0,8 – 0,9 p.u.

3.3 Sobretensão > 1 min 1,1 – 1,2 p.u.

4.Desequilíbrio de TensãoEstado

Estacionário0,5 – 2%

5.Distorção da Forma de Onda

5.1 DC OffsetEstado

Estacionário0 – 0,1%

5.2 HarmônicasEstado

Estacionário0 – 20%

5.3 InterharmônicasEstado

Estacionário0 – 2%

5.4 Notching (Corte de Tensão)Estado

Estacionário

5.5 Ruído Estado 0 – 1%

9

Page 24: Tcc   qualidade de energia

Estacionário

6.Flutuação de Tensão Intermitente 0,1 – 7%

7.Variação de Freqüência < 10s

Para [6] e [7], [9] e [10] as variações de qualidade de energia que podem

causar problemas em cargas sensíveis dividem-se em dois grupos básicos:

distúrbios e variações em regime permanente.

O primeiro é detectado quando ocorrem anomalias na tensão ou

corrente, tais como tensões transitórias e variações na tensão eficaz. O

segundo, que inclui distorção harmônica e variações normais na tensão eficaz,

é monitorado a todo o instante, e causa problemas ao ultrapassar limites

técnicos.

Dentre os distúrbios de qualidade de energia elétrica, destacam-se como

principais:

Sobretensões transitórias (transitório impulsivo e transitório oscilatório);

Oscilações de tensão (“sag”, “swell”, sobretensões, subtensões e

interrupções);

Distorções da forma de onda (“DC offset”, harmônicos, interharmônicos,

“notching” e ruído);

Flutuação de tensão (“flicker”);

Desequilíbrio de tensão;

Variações de freqüência.

No Brasil, o “sag” também é definido como afundamento de tensão,

enquanto que o “swell” é conhecido por elevação de tensão. As Variações de

Tensão de Curta Duração (VTCD), que incluem além dos afundamentos e

elevações, as interrupções.

2.3.1. Transitórios

O termo transitório tem sido usado na análise de sistemas de energia

para caracterizar eventos de natureza momentânea. Isto é, desvios

momentâneos indesejados na tensão de fornecimento ou na corrente de carga.

10

Page 25: Tcc   qualidade de energia

Os transitórios são sinais com duração finita, ou seja, referem-se ao

aumento ou diminuição repentina da tensão ou corrente, que freqüentemente

se dissipam rapidamente [11].

Transitórios podem ser gerados externa e internamente. Os transitórios

externos são aqueles gerados fora das instalações elétricas e levados para

dentro das instalações pelos condutores da rede. Enquanto os transitórios

internos são gerados dentro das instalações pelo próprio equipamento do

usuário.

Os transitórios se caracterizam como fenômenos de alta freqüência, pois

apresentam componentes de tensão acima da freqüência fundamental, sendo

suas principais características:

Os picos no nível de tensão;

Conteúdo de energia (área compreendida pelo sinal);

A razão de mudança da tensão com o tempo (tempo de subida dv/dt);

Ângulo de fase (local da ocorrência na senóide);

Freqüência de ocorrência.

As principais fontes de distúrbios de alta freqüência podem ser causadas

por sobretensões transitórias, tais como chaveamento de cargas, operação de

relés e contatores, chaveamento de capacitores para correção do fator de

potência e descargas atmosféricas nas proximidades da rede elétrica.

Os transitórios podem ser classificados em duas categorias: impulsivo e

oscilatório, os quais se refletem nas formas de onda da tensão ou da corrente.

2.3.1.1. Impulsivos

Um transitório impulsivo é caracterizado por uma mudança repentina nas

condições de estado permanente da tensão, corrente ou ambas, sem alteração

da freqüência, com polaridade unidirecional (positiva ou negativa). Os

transitórios impulsivos possuem um tempo de subida e um tempo de

decaimento.

11

Page 26: Tcc   qualidade de energia

A causa mais comum dos transitórios impulsivos são as descargas

atmosféricas, devido à alta freqüência, sendo estes amortecidos rapidamente

em decorrência da resistência presente nos componentes dos sistemas de

transmissão e distribuição que restringem a sua propagação, pois amortecem

as correntes transitórias. A figura 2.1 mostra um típico transitório impulsivo de

corrente causado por um raio.

Figura 2.1 – Transitório impulsivo de corrente causado por raio.

Os principais problemas causados pelas correntes devido a transitórios

impulsivos são a elevação do potencial de terra local (em relação a outros

pontos de terra) em vários kilovolts e a introdução de altas tensões nos

condutores fase, quando as correntes passam pelos cabos a caminho da terra.

Outros impactos podem ser falhas em transformadores, em pára-raios e danos

a equipamentos dos consumidores, devido à reflexão na baixa tensão.

Por ser um fenômeno de alta freqüência, o formato do transitório

impulsivo pode mudar rapidamente devido aos componentes do circuito, e até

mesmo possuir características significativamente diferentes ao ser observado

em posições distintas do sistema de energia, conforme mostra a figura 2.2.

12

Page 27: Tcc   qualidade de energia

Figura 2.2 – Transitório impulsivo em p.u.

Na maioria dos casos, as sobretensões transitórias não são conduzidas

para longe do ponto onde tiveram origem, entretanto, em algumas situações

podem ser conduzidas por distâncias consideráveis, pelas linhas de

transmissão.

Transitórios impulsivos podem excitar circuitos ressonantes no sistema

de energia e produzir um transitório oscilatório.

2.3.1.2. Oscilatórios

Um transitório oscilatório é ocasionado por uma rápida mudança nas

condições de regime permanente da onda de tensão e/ou corrente, sem

alteração da freqüência por uma onda que contenha as duas polaridades e

alternam suas amplitudes rapidamente (negativa e positiva). A causa mais

comum de um transitório oscilatório é o chaveamento de banco capacitores

para a correção do fator de potência. A figura 2.3 ilustra a corrente resultante

do chaveamento “back-to-back” de um capacitor

Figura 2.3 – Transitório oscilatório devido ao chaveamento de um capacitor.

13

Page 28: Tcc   qualidade de energia

Os transitórios oscilatórios de alta freqüência são aqueles em que a

componente de freqüência principal é maior que 500 kHz possuem uma

duração típica mensurada em microssegundos (ou alguns ciclos da freqüência

principal). Para estes a causa principal é a resposta do sistema local a um

transitório impulsivo, pois o sinal irradiado pode atingir equipamentos

eletrônicos sensíveis.

Um transitório que apresenta freqüência entre 5 e 500 kHz com duração

medida em décimos de microssegundos (ou alguns ciclos da freqüência

fundamental) é denominado de transitório oscilatório de média freqüência.

Transitórios com componente de freqüência principal menor do que 5

kHz, e duração de 0,3 a 50 milissegundos são considerados transitórios de

baixa freqüência. Esta categoria de fenômenos é freqüentemente encontrada

nos sistemas de subtransmissão e distribuição e são causados por diversos

tipos de eventos. Sendo o mais freqüente a energização de banco de

capacitores, o qual normalmente resulta em transitórios oscilatórios de tensão

com freqüência principal entre 300 e 900 Hz, conforme apresentado na figura

2.4. A magnitude máxima pode aproximar-se de 2,0 p.u., mas os valores típicos

são entre 1,3 e 1,5 p.u., com duração entre 0,5 e 3 ciclos, dependendo do

amortecimento do sistema [12].

Figura 2.4 – Transitório oscilatório de baixa freqüência causado por

energização de banco de capacitores.

Em sistemas de distribuição também são encontrados transitórios

oscilatórios com freqüência fundamental menor que 300 Hz. Geralmente, estes

transitórios estão associados com ferroressonância, energização de

transformadores e capacitores em série. Este último ocorre quando o sistema

14

Page 29: Tcc   qualidade de energia

responde por ressonância, com os componentes de baixa freqüência das

correntes drenadas pelos transformadores (segunda e terceira harmônicas) ou

quando condições não usuais resultam em ferroressonância. A figura 2.5 ilustra

um transitório de baixa freqüência por ferroresonância de um transformador

sem carga.

Figura 2.5 – Transitório oscilatório de baixa freqüência causado por

ferroresonância de um transformador sem carga.

É importante comentar ainda, que as tensões transitórias causadas por

raios ou operações de chaveamento podem resultar em degradação ou falha

dielétrica imediata em todas as classes de equipamentos. A alta magnitude e o

rápido tempo de subida contribuem para quebrar a isolação de equipamentos

elétricos como máquinas rotativas, transformadores, capacitores, cabos,

transformadores de corrente (TC’s), transformadores de potencial (TP’s), e

chaves de distribuição. Ademais, a aplicação de transitórios de baixa

magnitude, repetidamente, a esses tipos de equipamentos, causa lenta

degradação e eventual falha de isolação, diminuindo o tempo médio entre

falhas do equipamento. Em equipamentos eletrônicos as falhas nos

componentes da fonte de alimentação, podem resultar de um único transitório

de magnitude relativamente modesta.

2.3.2. Variações de Tensão de Longa Duração

(VTLD)

As variações de tensão de longa duração englobam variações do valor

eficaz da tensão durante um tempo superior a 1 minuto, conforme apresentado

na tabela 2.1. Portanto, são consideradas como distúrbios de regime

15

Page 30: Tcc   qualidade de energia

permanente. Comumente, estas variações estão associadas a variações de

carga ou a perda de interligações no sistema elétrico.

As variações de longa duração são classificadas como interrupções

sustentadas, sobretensões e subtensões, dependendo da causa da variação.

Geralmente, sobretensões e subtensões não são resultados de faltas no

sistema, e sim das variações de carga e operações de chaveamento no

sistema. Estas são caracterizadas pela variação da tensão RMS no tempo.

2.3.2.1. Sobretensões

Sobretensão é o aumento no valor eficaz RMS da tensão em corrente

alternada (CA), maior que 110% na freqüência do sistema e de duração maior

que 1 minuto (tabela 2.1).

Normalmente são conseqüências de chaveamento de cargas,

desligamento de grandes cargas e de ajustes incorretos nos tap’s de

transformadores de distribuição. As sobretensões também podem resultar de

variações na compensação de reativos no sistema (introdução de bancos de

capacitores). Além disso, um deficiente controle ou regulação de tensão do

sistema pode originar às sobretensões.

2.3.2.2. Subtensões

A subtensão apresenta características contrárias à sobretensão,

podendo ser caracterizada pelo decréscimo no valor eficaz da tensão de

corrente CA, abaixo de 90% na freqüência do sistema e com duração maior

que 1 minuto (tabela 2.1).

O termo “Brownout” é utilizado com freqüência para caracterizar um

período de subtensão sustentada (figura 2.6).

16

Page 31: Tcc   qualidade de energia

Figura 2.6 – Forma de onda de “Brownout”.

A subtensão é causada por eventos como: carregamento excessivo de

circuitos alimentadores devido às quedas de tensão inerentes ao sistema;

chaveamento de bancos de capacitores; sobrecargas de alguns equipamentos;

e excesso de reativo conduzido por este sistema. Estes eventos podem causar

a subtensão até que os equipamentos de regulação de tensão do sistema

possam trazer de volta a tensão para dentro da tolerância.

2.3.2.3. Interrupções sustentadas

Interrupções sustentadas ocorrem quando a tensão eficaz de

alimentação tem valor nulo por um período maior que 1 minuto (tabela 2.1).

Para a monitoração da qualidade de energia, o termo interrupção não

tem qualquer relação com a confiabilidade e continuidade de serviço do

sistema. Este termo é utilizado para especificar a ausência de tensão por

longos períodos.

Interrupção de tensão maior que 1 minuto é freqüentemente de natureza

permanente e requer intervenção manual para restauração. Este tipo de

interrupção pode ser de natureza planejada ou inesperada. A primeira vem das

manutenções preventivas no sistema de distribuição ou de manobras

complexas para transferência de fonte de alimentação. As interrupções

sustentadas inesperadas são provenientes de falhas em disjuntores,

sobrecargas no sistema, queima de fusíveis, entre outros.

2.3.3. Variações de Tensão de Curta Duração

(VTCD)

17

Page 32: Tcc   qualidade de energia

As variações de tensão de curta duração englobam os desvios na onda

de tensão por períodos menores ou iguais a 1 minuto. Variações de curta

duração são quase sempre causadas por condições de faltas, energização de

grandes cargas que requerem altas correntes de partida, ou conexões frouxas

intermitentes nos cabos de energia.

Dependendo da localização da falta e condições do sistema, a falta pode

causar temporariamente uma elevação da tensão “swell”, uma queda de tensão

(sag), ou uma completa perda de tensão, interrupção.

Mudanças na corrente, as quais caem dentro das categorias

supracitadas, em duração e magnitude são também incluídas como variações

de curta duração. Os problemas mais comuns associados com interrupções,

“sags”, e “swells” são as paralisações dos equipamentos. Em muitas indústrias

com processos críticos, freqüentemente, fenômenos de curta duração podem

causar interrupções no processo, requerendo horas para o restabelecimento, o

que resulta em elevados prejuízos financeiros.

2.3.3.1. Interrupções

Uma interrupção ocorre quando o suprimento de tensão ou de corrente

na carga decresce abaixo de 0,1 pu. por um período de tempo não excedendo

1 minuto. As interrupções podem ser classificadas como instantâneas,

momentâneas e temporárias (tabela 2.1).

Interrupções são resultados de faltas em sistemas, falhas em

equipamentos e mau funcionamento do sistema de controle. Normalmente, a

duração de uma interrupção devido a uma falta sobre a rede é determinada

pelos dispositivos de proteção da rede e pelo evento em particular que causou

a falta. Enquanto que a duração de uma interrupção devido ao mau

funcionamento de equipamentos ou conexões frouxas pode ser irregular.

Como mencionado anteriormente, a duração da interrupção depende,

entre outros fatores, da capacidade de restabelecimento dos dispositivos de

proteção. Restabelecimentos instantâneos irão limitar a falta não permanente

para menos de 30 ciclos. Entretanto, atrasos no restabelecimento do

18

Page 33: Tcc   qualidade de energia

dispositivo de proteção podem causar interrupção momentânea ou temporária.

A figura 2.7 mostra uma interrupção momentânea durante a qual a tensão cai

por aproximadamente 2,3 s.

Figura 2.7 – Variação do valor RMS para uma interrupção momentânea devido

a uma falta e subseqüente operação de restabelecimento.

Interrupções instantâneas podem afetar equipamentos eletrônicos e de

iluminação, causando má operação ou interrupção. Esses equipamentos

eletrônicos incluem fontes e controladores, computadores, e controle de

máquinas rotativas. Interrupções momentâneas e temporárias causarão quase

sempre a interrupção da operação. Ademais, podem causar a dessexcitação

de contatores de motores de indução. Salienta-se ainda que em alguns casos,

as interrupções podem danificar equipamentos eletrônicos de “soft-start” [12].

2.3.3.2. Afundamentos de tensão (“Sags”)

O conceito de afundamento de tensão é a diminuição da tensão eficaz

variando entre 0,1 a 0,9 p.u., de amplitude e com duração entre meio ciclo a 1

minuto. Os afundamentos de tensão, ou “sag”, ou queda de tensão, ou

subtensão são divididos em três categorias: instantâneo, momentâneo e

temporário, conforme suas durações (tabela 2.1).

19

Page 34: Tcc   qualidade de energia

Afundamentos de tensão são usualmente associadas com faltas no

sistema, chaveamento de pesadas cargas, partida de grandes motores, ou

energização de transformadores. Motores de indução quando da partida,

chegam a drenar de 6 a 10 vezes sua corrente nominal, isso causa uma queda

de tensão através da impedância do sistema. Se a magnitude da corrente de

falta é grande em relação à corrente de falta disponível no sistema, a queda de

tensão pode ser significativa.

As subtensões que duram menos que 0,5 ciclo não podem ser

caracterizadas efetivamente como uma mudança no valor RMS na freqüência

fundamental. Portanto, esses eventos são considerados como transitórios

(subseção 2.3.1). Já as subtensões que duram mais que 1 minuto caraterizam-

se como variações de longa duração (subseção 2.3.2).

Subtensões de curta duração, em particular causam numerosos

processos de interrupção. Freqüentemente, o “sag” é sentido por controladores

eletrônicos de processos equipados com circuitos de detecção de falhas, o qual

inicia o desligamento de outra carga menos sensível.

Uma solução comum para este problema é suprir o controlador

eletrônico com um transformador de tensão constante, ou outro dispositivo

mitigador, para fornecer tensão adequada durante o “sag”. O desafio é manter

o controlador eletrônico durante “sag” que não irá danificar o equipamento

protegido pelo circuito de falta, enquanto simultaneamente reduz incômodos

desligamentos.

A figura 2.8 mostra um típico “sag” associado com uma falta monofásica

para a terra.

20

Page 35: Tcc   qualidade de energia

Figura 2.8– Afundamento de tensão.

Equipamentos tais como transformadores, cabos, barramentos, chaves

seccionadoras, TC’s e TP’s não devem sofrer danos ou mau funcionamento

devido à “sag”. Uma ligeira mudança de velocidade de máquinas de indução,

uma ligeira redução na saída de bancos de capacitores e uma breve redução

da saída de luz visível de alguns dipositivos de iluminação podem ocorrer

durante um “sag”.

2.3.3.3. Elevações de Tensão (“Swells”)

Uma elevação de tensão, ou sobretensão, ou “swells”, é definida como

um aumento do valor eficaz da tensão na freqüência fundamental da rede com

duração de 0,5 ciclo a 1 minuto. As magnitudes típicas estão entre 1,1 a 1,8

p.u.

A elevação de tensão é em geral associada a condições de falta

desequilibrada no sistema, saída de grandes blocos de carga e entrada de

bancos de capacitores. Com relação às condições de faltas no sistema, a

severidade de uma sobretensão durante estas é função da localização da falta,

da impedância do sistema e condições do aterramento. Por exemplo, em

sistemas isolados, a tensão fase-terra para as fases sãs será 1,73 pu., durante

a condição de curto-circuito fase-terra. Por outro lado, perto da subestação, em

sistemas aterrados, não haverá acréscimo de tensão nas fases não

defeituosas, porque o transformador da subestação é usualmente conectado

21

Page 36: Tcc   qualidade de energia

em delta estrela aterrado, provendo um caminho de baixa impedância de

seqüência zero para a corrente de falta.

A figura 2.9 mostra a variação do valor RMS para uma sobretensão

causada por uma falta monofásica a terra.

Figura 2.9 – Variação do valor RMS para um swell de tensão causado por uma

falta monofásica para a terra.

A seguir são elecandos possíveis danos causados por elevações de

tensão:

Dispositivos eletrônicos, incluindo drives de velocidade ajustável,

computadores e controladores eletrônicos podem exibir imediato modo

de falha durante essas condições;

Transformadores, cabos, “switchgear”, TC’s, TP’s e máquinas rotativas

podem sofrer redução da vida útil;

Alguns relés de proteção podem resultar em operações indesejáveis,

enquanto outros não irão ser afetados;

A saída visível de luz de alguns dispositivos de iluminação pode ser

aumentada durante um “swell” temporário;

Dispositivos de grampeamento de proteção de surto (varistores ou

diodos de avalanche) podem ser destruídos.

2.3.4. Desequilíbrio de Tensão

22

Page 37: Tcc   qualidade de energia

Para [13] o desequilíbrio de tensão é o fenômeno associado a alterações

nos padrões trifásicos do sistema de distribuição. Tanto para [3] como para [2],

o desequilíbrio de tensão é dado pela razão entre magnitude de tensão de

seqüência negativa (RMS), ou seqüência zero (RMS), pela magnitude de

tensão de seqüência positiva (RMS).

Em geral, nos sistemas de energia, a tensão de seqüência negativa, ou

zero, é o resultado de desequilíbrio de carga, o que origina o fluxo de corrente

de seqüência negativa ou zero.

O desequilíbrio de tensão pode ser estimado como o máximo desvio da

média das tensões trifásicas, ou correntes, divididas pela média das tensões,

ou correntes, das três fases, expressas em porcentagem (equação 2.1).

Desequilíbrio de Tensão= (|v fases rms- vmédia|máx

vmédia)×100 [ % ] (2.1)

Uma forma mais rigorosa de determinar o desequilíbrio de tensão é pela

teoria dos componentes simétricos, onde a razão entre os componentes de

seqüência negativa, ou zero, sobre o componente de seqüência positiva é

utilizado para expressar o desequilíbrio em percentual, conforme equações 2.2

e 2.3 [14].

Desequilíbrio Tensão Negativo= (Comp.sequência negativa Comp.sequência positiva )×100 [ % ] (2.2)

Desequilíbrio Tensão Zero=(Comp.sequência zero Comp.sequência positiva )×100 [% ] (2.3)

Desequilíbrios de tensão são caracterizados por variações entre 0,5 a

2% em regime permanente (estado estacionário), como observado na tabela

2.1. Segundo [2] os desequilíbrios de tensão maiores que 5% são definidos

como severos, sendo oriundos de uma única fase.

A principal fonte causadora do desequilíbrio de tensão é a distribuição

não uniforme das cargas monofásicas no sistema trifásico. Anomalias em

banco de capacitores, como por exemplo, a queima de fusíveis em uma das

fases em banco trifásicos, também podem causar este distúrbio. Outras

23

Page 38: Tcc   qualidade de energia

possíveis causas são contatos e conexões oxidados ou transformadores com

impedâncias diferentes entre fases.

Muitos equipamentos, especialmente motores, podem tolerar

desbalanço de tensão da ordem de 2%, conforma ilustra a figura 2.10.

Desequilíbrios maiores que 2% causam sobreaquecimento de motores e

transformadores. Isto porque a corrente desbalanceada em um dispositivo

indutivo varia com o cubo da tensão desbalanceada aplicada aos terminais.

Outro possível efeito dos desequilíbrios de tensão são erros de disparo em

tiristores de equipamentos eletrônicos.

Figura 2.10 – Desequilíbrio na fase B de 2% (VB = 125 Vrms e VA=VC=127 Vrms).

A qualidade do fornecimento de energia, idealizada pela concessionária

é prejudicada pelo desbalanço de carga. Desta forma, alguns consumidores

têm em seu fornecimento de energia um desequilíbrio de tensão, o qual se

manifesta de três formas distintas:

Amplitudes diferentes;

Assimetria nas fases;

Assimetria conjunta de amplitudes e fases.

Destas formas, apenas a primeira, é freqüentemente evidenciada no

sistema elétrico.

2.3.5. Distorção na Forma de Onda

A definição de distorção na forma de onda é o desvio em regime

permanente de uma forma de onda senoidal considerada ideal na freqüência

24

Page 39: Tcc   qualidade de energia

fundamental caracterizada principalmente pelo conteúdo espectral do desvio

[11].

Conforme mostra a tabela 2.1, as distorções na forma de onda são

divididas em cinco tipos:

Nível CC (“DC offset”);

Harmônicos;

Interharmônicos;

Recorte (“Notching”);

Ruído (“Noise”).

2.3.5.1. “DC offset”

A presença de componentes de tensão em corrente contínua (CC) em

um sistema de energia CA é chamada “offset”. Este fenômeno pode ocorrer

como resultado de uma perturbação geomagnética ou devido ao efeito de

retificação de meia-onda. Corrente contínua em redes de corrente alternada

pode ser prejudicial devido a um aumento na saturação de transformadores,

resultando em perdas e redução de sua vida útil e a corrosão eletrolítica dos

eletrodos e conectores de aterramento, além do “stress” adicional de isolação,

e outros efeitos adversos.

2.3.5.2. Harmônicos

Harmônicos são senóides de componentes de tensão ou corrente com

freqüência múltipla inteira da freqüência do sistema de suprimento que foi

projetado para operar. Esta freqüência do sistema de suprimento é chamada

de freqüência fundamental (usualmente 50 ou 60 Hz). Harmônicos combinados

com a tensão ou corrente fundamental produzem distorções na forma de onda

e são conseqüências das características não lineares de dispositivos e,

especialmente, das cargas no sistema de energia. Em outras palavras, as

distorções harmônicas resultam da queda de tensão originada pela circulação

de correntes harmônicas na impedância do sistema.

25

Page 40: Tcc   qualidade de energia

As cargas não lineares são normalmente modelados como fontes de

corrente que injetam correntes harmônicas no sistema de energia.

Distorção harmônica é uma das grandes preocupações para muitos

consumidores e para o sistema de energia como um todo, devido à crescente

aplicação de equipamentos de potência eletrônicos.

A classificação dos harmônicos é feita pela sua ordem, ou seja, o

múltiplo da freqüência fundamental. Considerando 60 Hz como a freqüência

fundamental a tabela 2.2 apresenta a divisão de harmônicos até o 10º

harmônico [11].

Tabela 2.2 – Seqüência dos componentes harmônicos.

Ordem Freqüência (Hz)

1º - Fundamental 60

2º 120

3º 180

4º 240

5º 300

6º 360

7º 420

8º 480

9º 540

10º 600

A somatória dos componentes senoidais harmônicos com o componente

senoidal fundamental resulta em uma onda não – senoidal distorcida, conforme

se observa na figura 2.11.

26

Page 41: Tcc   qualidade de energia

Figura 2.11 – Representação da série de Fourier para uma onda distorcida.

Atualmente, a maioria das cargas presente no sistema de distribuição de

energia são cargas não-lineares, tendo assim uma grande contribuição para o

aumento das distorções harmônicas neste sistema (figura 2.12). Como

exemplo tem-se as máquinas de solda, conversores CA/CA, fontes chaveadas

de computadores ou outros equipamentos de escritórios ou eletrodomésticos,

“no-breaks”, etc.

Figura 2.12 – Forma de onda da tensão em uma fase.

Os níveis de distorção harmônica podem ser caracterizados pelo

espectro harmônico incluindo magnitudes e ângulos de fase de cada

componente harmônico individual. É também comum usar uma única

quantidade, a Distorção Harmônica Total (DHT) em porcentagem, como uma

medida da magnitude da distorção harmônica.

Grandes níveis de distorção harmônica causam problemas tanto para as

redes de distribuição das concessionárias quanto para os consumidores. As

27

Page 42: Tcc   qualidade de energia

conseqüências destes problemas são muitas, desde falhas em motores ou

fontes de pequeno porte até a parada de grandes equipamentos, resultando

em perdas de produtividade e de vendas.

Os principais impactos das distorções harmônicas são:

Redução da vida útil das máquinas rotativas: aquecimento, torques

pulsantes, ruído, etc.;

Redução da vida útil das lâmpadas: flutuação da potência e

conseqüentemente da intensidade luminosa;

Erros nos medidores de energia elétrica e equipamentos de medição;

Má operação de relés e equipamentos de proteção elétrica;

Redução da vida útil de transformadores: aumento das perdas por

aquecimento, saturação, ressonância, vibrações, etc;

Má operação de dispositivos controlados por semicondutores – disparos

indevidos;

Redução da vida útil de capacitores: aumento das perdas por

aquecimento;

Interferências eletromagnéticas nos equipamentos de comunicação e

controle;

Aumento das perdas nos alimentadores elétricos.

As figuras 2.13 e 2.14 ilustram a distorção harmônica causada por uma

lâmpada a vapor de sódio.

Figura 2.13 – Espectro de freqüências da lâmpada a vapor de sódio.

28

Page 43: Tcc   qualidade de energia

Figura 2.14 – Sinais de tensão e corrente da lâmpada a vapor de sódio obtidos

por equipamento de medição.

A seguir são elencados os indicadores considerados indispensáveis para

determinação de ações corretivas, pois permitem quantificar e avaliar a

distorção harmônica de ondas de tensão e corrente, e são divididos em:

Fator de potência;

Fator de crista;

Potência de distorção;

Espectro em freqüência;

Taxa de distorção harmônica.

2.3.5.3. Interharmônicos

Como apresentado na subseção anterior, harmônico é uma onda

periódica expressa pela soma de ondas senoidais puras de diferentes

amplitudes, onde a freqüência de cada onda senoidal é um inteiro múltiplo

(harmônico) do componente de freqüência fundamental da onda periódica.

Por analogia, interharmônico é o componente de formação da onda

periódica cuja freqüência não é um inteiro múltiplo do componente de

freqüência fundamental [2].

Portanto, as ondas de tensão ou corrente podem apresentar

componentes de freqüência que não são múltiplos inteiros da onda de

freqüência fundamental do sistema. Os interharmônicos podem ser

apresentados como freqüências discretas ou largas faixas espectrais, podendo

ser encontradas em diferentes classes de tensões.

29

Page 44: Tcc   qualidade de energia

As principais fontes de geração de interharmônicos são os conversores

estáticos, motores de indução e equipamentos que utilizam arco elétrico para

seu funcionamento, como exemplo os fornos elétricos das siderúrgicas. A

figura 2.15 mostra os componentes interharmônicos discretos dispostos no

domínio da freqüência, com maior amplitude entre as freqüências 240 Hz e 360

Hz, de um forno de indução.

Figura 2.15 – Espectro de potência de um forno de indução.

A propagação de interharmônicos pode causar efeitos de aquecimento,

oscilações torsionais, “flicker”, sobrecarga de filtros convencionais,

interferências em equipamento eletrônico, ondulação em receptores de controle

e sistemas de telecomunicações.

Porém, um dos mais importantes efeitos de interharmônicos é o impacto

sobre o fluxo luminoso de lâmpadas. Devido às freqüências interharmônicas

não estarem sincronizadas com a componente fundamental do sistema de

energia, elas afetam os valores de pico e RMS da tensão. Essas flutuações de

tensão podem produzir “flicker” (efeito fisiológico desagradável) em lâmpadas

se o nível de interharmônicos ultrapassar certos níveis de imunidade [15].

2.3.5.4. Recorte (“Notching”)

Recorte ou “notching” é uma perturbação periódica de tensão causada

pela operação de dispositivos eletrônicos de potência quando a corrente é

comutada de uma fase para outra.

30

Page 45: Tcc   qualidade de energia

Tensões “notching” representam um caso especial que acontece entre

transitórios e distorção harmônica. Como “notching” ocorrem continuamente

(estado de regime), eles podem ser caracterizados através do espectro

harmônico da tensão afetada. Contudo, as componentes de freqüência

associadas com “notching” podem ser bastante altas e podem não ser

prontamente caracterizada com equipamentos de medição normalmente

usados para análise harmônica. A figura 2.17 mostra um exemplo de tensão

“notching” causada pela operação de conversores.

Figura 2.16 – Tensão “notching” causada pela operação de conversores.

2.3.5.5. Ruído (“Noise”)

Ruído ou “noise” são definidos como qualquer distorção indesejada nas

ondas de tensão ou corrente, formado pela superposição de uma onda com

conteúdo espectral abaixo de 200 kHz com a onda fundamental. Este tipo de

distúrbio pode ser encontrado nos condutores de fase, neutro ou sinais.

As causas mais comuns dos ruídos elétricos são os dispositivos

eletrônicos, equipamentos que funcionem com base em arcos elétricos e

conversores estáticos. Os problemas mais graves causados pelos ruídos são

os impactos negativos nos equipamentos eletrônicos que operam com

microcontroladores, onde um ruído intenso poderá até danificá-los.

Geralmente os problemas causados pelos ruídos são amenizados por

um sistema conveniente de aterramento, podendo chegar ao uso de filtros

passivos e transformadores de isolação. Na figura 2.17 é apresentado um

exemplo de onda senoidal de tensão contendo ruído.

31

Page 46: Tcc   qualidade de energia

Figura 2.17 – Ruído elétrico superposto na forma de onda da tensão em pu.

2.3.5.6. Flutuação de Tensão

Flutuações de tensão são variações sistemáticas nos valores eficazes

da tensão ou uma série aleatória de mudanças, onde a magnitude da onda

permanece entre 0,93 e 1,07 pu. (tabela 2.1).

Um exemplo de flutuação do valor eficaz da tensão pode ser visto

analisando-se a alteração da amplitude da onda em função do tempo da figura

2.18.

Figura 2.18 – Flutuação da tensão em pu.

Em determinadas cargas, quando alimentadas por ondas que sofrem

variações na amplitude da corrente ou tensão de forma continua e rápida, é

presenciado o “flicker” (cintilação).

2.3.6. Variações na Freqüência

32

Page 47: Tcc   qualidade de energia

Variações na freqüência são definidas como alterações na freqüência

fundamental do sistema. Freqüência esta, relacionada diretamente com a

velocidade de rotação dos geradores.

Devem-se considerar pequenas variações na freqüência do sistema

devido às alterações de carga e geradores, onde estas amplitudes e durações

dependem da robustez do sistema de controle do sistema de geração às

mudanças de carga.

Variações de tensão consideráveis e freqüentes são comumente vistas

nos sistemas supridos por concessionárias isoladas. Nos sistemas

interconectados de geração e distribuição de energia estas variações são de

ocorrência muito baixa.

As variações de freqüência são principalmente geradas por faltas no

sistema de transmissão, desconexão de grandes cargas ou de grandes fontes

de geração ou pela falha dos controles de geradores. Pode-se observar na

figura 2.19 um exemplo de onda de tensão com variação na sua freqüência.

Figura 2.19 – Variação da freqüência na forma de onda da tensão.

2.4. Índices de Continuidade do Serviço de

Energia Elétrica

O desempenho das concessionárias quanto à continuidade do serviço

prestado de energia elétrica é medido pela ANEEL com base em indicadores

33

Page 48: Tcc   qualidade de energia

específicos, denominados de DEC (Duração Equivalente de Interrupção por

Unidade Consumidora) e FEC (Freqüência Equivalente de Interrupção por

Unidade Consumidora).

O DEC indica o número de horas em média que um consumidor fica sem

energia elétrica durante um período, geralmente mensal. Já o FEC indica

quantas vezes, em média, houve interrupção na unidade consumidora

(residência, comércio, indústria etc.).

O DEC pode ser calculado por:

DEC=

∑i=1

n

Ca (i ) ×T (i )

Cs

(2.4)

onde:

i = número de interrupções, de 1 a n;

T (i ) = tempo de duração de cada interrupção do conjunto de

consumidores considerados, em horas;

Ca (i ) = número de consumidores do conjunto considerado, atingido nas

interrupções;

Cs = número total de consumidores do conjunto considerado.

O FEC pode ser calculado por:

FEC=

∑i=1

n

Ca ( i )

Cs

(2.5)

Os componentes da equação são os mesmos do cálculo da DEC.

As metas de DEC e FEC a serem observadas pelas concessionárias

estão definidas em Resolução específica da ANEEL, que podem ser

34

Page 49: Tcc   qualidade de energia

encontradas na “home-page” da ANEEL [39], as metas do DIC e FIC estão

sendo publicadas mensalmente na conta de energia elétrica do consumidor. A

figura 2.20 apresenta a média do índice de continuidade DEC por região,

conforme se observa a região norte apresenta o maior índice DEC em relação

ao DEC padrão para esta região, estabelecido pela ANEEL.

Região Norte

Região Nordeste

Região Centro Oeste

Região Sudeste

Região Sul

0102030405060708090

10093.17

26.5

39.63

15.38

33.55

60.62

34.96 36.58

13.42

29.65

Média do DEC por Região (Ano 2009)

DEC

DEC Padrão

Horas

Figura 2.20 – Média do índice DEC por região, ano 2009 [49].

A figura 2.21 ilustra o gráfico referente aos valores médios do índice de

continuidade FEC para o ano de 2009, de acordo com os dados obtidos da

ANEEL [39] observa-se que apenas a região norte apresenta índice superior ao

estabelecido pela ANEEL.

Região Norte

Região Nordeste

Região Centro Oeste

Região Sudeste

Região Sul

0

10

20

30

40

50

60 57.06

12.9

28.57

9.31

16.74

55.49

25.5132.24

12.47

22.35

Média do índice FEC por Região (Ano 2009)

FECFEC Padrão

Vezes

35

Page 50: Tcc   qualidade de energia

Figura 2.21 – Média do índice FEC por Região, ano 2009 [49].

A ANEEL implantou no ano 2000 mais três indicadores destinados a

aferir a qualidade do serviço prestado diretamente ao consumidor, a saber:

DIC (Duração de Interrupção por Unidade Consumidora);

FIC (Freqüência de Interrupção por Unidade Consumidora);

DMIC (Duração Máxima de Interrupção por Unidade Consumidora).

Os indicadores DIC e FIC indicam por quanto tempo e o número de

vezes respectivamente que uma unidade consumidora ficou sem energia

elétrica durante um período considerado. O DMIC é um indicador que limita o

tempo máximo de cada interrupção, impedindo que a concessionária deixe o

consumidor sem energia elétrica durante um período muito longo. Esse

indicador passou a ser controlado a partir de 2003 [16].

As metas para os indicadores DIC, FIC e DMIC estão publicadas na [16],

esses indicadores já estão sendo informados na conta de energia elétrica do

consumidor (figura 2.22).

Figura 2.22 – Conta de energia elétrica (Fonte: Conta de energia da Rede

CELPA).

36

Page 51: Tcc   qualidade de energia

Capítulo 3

Importância da Monitoração

A monitoração é necessária para definir o atual nível de qualidade de

fornecimento de acordo com os indicadores de qualidade.

(Autor desconhecido)

3.1.Por que monitorar?

O principal interesse pela monitoração da qualidade de energia elétrica

está na procura do aumento da produção de bens e da oferta de serviços. As

indústrias, por exemplo, buscam maquinários mais eficientes, rápidos e

produtivos. As concessionárias de energia, por sua vez, encorajam estas

medidas, de forma a propiciar aumento do fornecimento e, conseqüentemente,

ganho nos seus lucros. Entretanto, os maquinários modernos utilizados na

aceleração da produtividade e associados com a redução de perdas e aumento

da eficiência, caracterizam-se por equipamentos mais sensíveis a falhas e

distúrbios dos sistemas de energia. Ao mesmo tempo, o crescimento da

economia e o aumento das condições de desenvolvimento humano trazem

consigo uma tendência de crescimento na demanda de energia.

De fato, a incidência de distúrbios sobre os consumidores industriais

resulta em grandes prejuízos, face aos elevados investimentos destinados às

áreas de automação e modernização do parque industrial. Estas áreas,

estruturadas com equipamentos constituídos essencialmente por componentes

eletrônicos, são extremamente sensíveis aos efeitos de um suprimento de

energia inadequado. Prejuízos enormes podem surgir, simplesmente com uma

37

Page 52: Tcc   qualidade de energia

única e curta interrupção no fornecimento de energia, ou ainda com a presença

de significativos níveis de distorções harmônicas e transitórios.

A ocorrência destes problemas determina a necessidade de uma busca

mútua de soluções, entre todas as partes que atuam no mercado de energia

elétrica (as concessionárias, os consumidores, os fabricantes de equipamentos

e os prestadores de serviços), para a realização de medidas adequadas,

práticas e econômicas. Todos estes estão cada vez mais preocupados com as

características do suprimento de energia e, o termo “Qualidade da Energia

Elétrica” tem se tornado a palavra chave nos últimos anos.

Sabe-se que estes fenômenos de qualidade de energia não são

necessariamente recentes e estão sendo atualmente analisados não mais

como causas e efeitos isolados, mas como problemas correlacionados.

Ademais, devido ao crescente interesse pelo tema, encontram-se

definições distintas em função dos anseios e necessidades envolvidos no

problema. Para as concessionárias de energia, a definição leva a uma

equivalência com a confiabilidade do suprimento elétrico. Por sua vez,

fabricantes de máquinas e equipamentos elétricos definem a qualidade do

suprimento energético, a partir das características necessárias à fonte de

alimentação, garantindo, sobretudo a operação adequada dos seus aparelhos.

Quanto aos consumidores residenciais, estes não detêm conhecimento técnico

para reconhecerem todos os distúrbios, entretanto, tornaram-se parte do

problema em função do elevado número de aparelhos eletrônicos não-lineares

instalados.

Percebe-se então que a monitoração da qualidade de energia elétrica é

necessária não apenas para definir o atual nível de qualidade de fornecimento,

mas também para definir a necessidade contínua do consumidor e da

concessionária para assegurar o cumprimento dos índices, indicadores, limites

e outras características dos contratos diferenciados estipulados entre

consumidores, concessionárias e órgão regulador.

Assim, é de fundamental importância a questão cultural que envolve a

utilização de energia elétrica. Nos países europeus, existe uma preocupação

38

Page 53: Tcc   qualidade de energia

com o bem comum, e se paga até mais caro por uma “energia limpa” [11]. Em

contrapartida, nas nações em desenvolvimento o apelo gira mais em torno da

“economia” trazida pelo uso inteligente da energia, uma vez que a consciência

ambiental ainda não é tão clara. Tanto nestes quanto naqueles países é

imprescindível que os governos atuem no sentido de educar a população e

também de incentivar instituições a usar a energia de maneira eficiente.

Na atualidade a monitoração da qualidade de energia elétrica surge

como um efetivo meio de obtenção de dados usados para caracterizar

sistemas elétricos e solucionar os problemas vividos pelas cargas sensíveis à

má qualidade de energia elétrica. Instrumentos de medição cada vez mais

modernos, e desenvolvidos especificamente para a realização de medições de

qualidade da energia, possibilitam o registro de uma grande variedade de

fenômenos de forma eficiente e confiável.

Em resumo, a investigação da qualidade de energia elétrica requer

monitoração, tanto para identificar os problemas como para verificar as

soluções implementadas que visem minimizar os efeitos danosos da má

qualidade da onda de tensão ou corrente.

3.2.Normatização Nacional e Internacional

Uma das principais causas de problemas relacionados com a QEE está

ligada à evolução da tecnologia e ao aumento das necessidades dos

consumidores em controle da energia, o que levaram ao crescimento das

cargas não-lineares instaladas no sistema elétrico. Com uma maior quantidade

destes equipamentos instalados aumentaram-se os problemas referentes à

qualidade da onda de tensão e da corrente.

A evidência do aumento de problemas relativos à QEE somado aos

prejuízos financeiros leva a um esforço na busca de soluções práticas e

economicamente viáveis entre as principais áreas de atuação do setor elétrico

(concessionárias fabricantes de equipamentos e consumidores).

Por estas áreas de atuação do setor elétrico possuirem suas próprias

características, necessidades e anseios com relação aos parâmetros, formas

39

Page 54: Tcc   qualidade de energia

de medição e penalidades referentes à QEE, as mesmas ainda não chegaram

ao consenso e definições sobre o assunto.

Para as concessionárias, a confiabilidade do suprimento elétrico em

níveis aceitáveis de tensão equivale à qualidade da energia elétrica fornecida.

Estas vêm sofrendo desgastes na sua imagem empresarial e tem aumentado

os gastos com pedidos de ressarcimento de prejuízos sofrido pelos

consumidores, muitas das vezes gerados pelos equipamentos instalados pelos

próprios consumidores.

Para os fabricantes de equipamentos, a qualidade do suprimento de

energia que atendam às necessidades de suas fontes de alimentação para

garantir a operação adequada de seus produtos é a sua prioridade em termos

de qualidade da energia elétrica utilizada. Devido ao mercado de equipamentos

ser altamente competitivo, buscando custos cada vez menores, há um

desinteresse na flexibilização das características dos equipamentos produzidos

quanto à suportabilidade e proteção dos distúrbios provenientes e/ou gerados à

rede. Alguns fabricantes, por exemplo, desconhecem ou simplesmente ignoram

estes problemas, alocando a responsabilidade de possíveis falhas para as

concessionárias ou para os próprios consumidores (uso inadequado).

Por sua vez, para os consumidores, a qualidade da energia está

vinculada ao suprimento contínuo de uma energia elétrica senoidal dentro de

uma faixa que não cause danos ou falhas em seus equipamentos. Entretanto,

como mencionado anteriormente, os consumidores, devido à deficiência de um

conhecimento técnico adequado para o reconhecimento e análise de

problemas no sistema elétrico, além de aumentarem o problema referente à

grande quantidade de equipamentos não-lineares, sofrem com as perdas de

produção e danos em suas máquinas.

Nos últimos anos, tem-se intensificado os estudos dos fenômenos que

envolvem qualidade da energia elétrica pelas concessionárias junto às

instituições de pesquisas, aos fabricantes de equipamentos e ainda junto aos

consumidores, buscando minimizar os prejuízos causados pelos distúrbios no

sistema de energia. Devido às características deste sistema serem muito

amplas e os fenômenos referentes à QEE não poderem ser analisados como

40

Page 55: Tcc   qualidade de energia

causas e efeitos isolados em uma determinada área, os pesquisadores

realizam os estudos observando as correlações entre todas elas.

A nova realidade do setor elétrico baseia-se nas necessidades do

mercado e na competição, a qualidade do produto eletricidade é determinada

para os clientes que buscam ter suas necessidades atendidas, para que por

sua vez possam atender às exigências em satisfação e produtividade do

mercado. Sendo assim muitas definições, esclarecimentos e soluções ainda

são necessários, o que associado à falta de uma concordância dificulta a

elaboração de uma padronização para as necessidades do sistema elétrico

quanto à QEE.

Todavia, já existem experiências mundiais em normatizações sobre a

QEE, as quais são apresentadas nesta seção.

3.2.1. Normatização: Definição

A normatização desde a antiguidade tem a finalidade de definir, unificar,

simplificar, ou seja, padronizar elementos utilizados nas fabricações de

diversos produtos. Sua importância pode ser constatada em várias atividades

desenvolvidas por pessoas e instituições, como por exemplo, o formato de

papéis, parâmetros para construções, instalações e funcionamento de

equipamentos, etc.

A normatização busca a definição, a unificação e a simplificação, de

forma racional, quer dos produtos acabados, quer dos elementos que se

empregam para produzir, através do estabelecimento de documentos

chamados Normas. O termo definição significa precisar qualitativamente todos

os materiais, objetos e elementos que se utilizam, bem como os próprios

produtos finais. Os termos unificação e simplificação têm em vista a redução,

ao mínimo, das variedades dos materiais, das ferramentas e das operações do

processo produtivo e ainda dos produtos acabados.

As normas definem características de bens ou serviços, tais como os

níveis de qualidade ou de eficiência, a segurança ou as dimensões. Deve

registrar-se que, embora, normalmente a sua aplicação não seja obrigatória, as

41

Page 56: Tcc   qualidade de energia

normas têm hoje um papel relevante nas relações industriais e comerciais. A

utilização da marca de conformidade com as normas dá, aos consumidores,

uma determinada garantia de qualidade dos respectivos bens ou serviços.

3.2.2. Normatização Nacional sobre QEE

3.2.2.1. Obrigatoriedade do uso de normas

As normas brasileiras são desenvolvidas e utilizadas voluntariamente.

Elas tornam-se obrigatórias somente quando explicitadas em um documento de

Poder Público (lei, decreto, portaria, etc.), ou quando citadas em contratos.

Mesmo não sendo obrigatórias, as normas são sistematicamente

adotadas em questões judiciais por conta do inciso VIII do Artigo 39 do Código

de Defesa do Consumidor [17], estabelecendo que:

“É vedado ao fornecedor de produtos ou serviços, dentre outras práticas

abusivas, colocar, no mercado de consumo, qualquer produto ou serviço em

desacordo com as normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes ou, se

Normas específicas não existirem, pela Associação Brasileira de Normas

Técnicas ou outra entidade credenciada pelo Conselho Nacional de Metrologia,

Normalização e Qualidade Industrial – CONMETRO”.

3.2.2.2. Entidades Normativas

SINMETRO

O Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial

(SINMETRO) é o sistema brasileiro que exerce atividades referentes à

metrologia, normatização, qualidade industrial e certificação da conformidade,

sendo formado de entidades públicas e privadas.

42

Page 57: Tcc   qualidade de energia

O SINMETRO foi instituído pela lei nº 5.966 de 11 de dezembro de 1973

para criar uma infraestrutura de serviços tecnológicos capaz de avaliar e

certificar a qualidade de produtos, processos e serviços através de organismos

de certificação, laboratórios de ensaios e de calibração, organismos de

treinamento, organismos de ensaios de proficiência e organismos de inspeção,

sendo todos eles credenciados junto ao Instituto Nacional de Metrologia,

Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO).

Uma das atividades do SINMETRO é a de elaborar normas para dar

suporte à regulamentação técnica, facilitar o comércio e fornecer a base para

melhorar a qualidade de processos, produtos e serviços.

Esse sistema tem apoio dos organismos de normatização, os

laboratórios de metrologia científica e industrial e os institutos de metrologia

legal dos estados. Esta estrutura está formada para atender as necessidades

da indústria, do comércio, do governo e do consumidor.

A seguir são elencadas as principais organizações entre as que

compõem o SINMETRO:

Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial

(CONMETRO) e seus comitês técnicos;

INMETRO;

Organismos de Certificação Credenciados (OCC) - Sistemas de

Qualidade, Sistemas de Gestão Ambiental, Produtos e Pessoal;

Organismos de Inspeção Credenciados (OIC);

Organismos de Treinamento Credenciados (OTC);

Organismo Provedor de Ensaio de Proficiência Credenciado (OPP);

Laboratórios Credenciados – Calibrações e Ensaios (RBC/RBLE);

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT);

Institutos Estaduais de Pesos e Medidas (IPEM);

Redes Metrológicas Estaduais.

Na área de avaliação da conformidade, o SINMETRO oferece aos

consumidores, fabricantes, governos e exportadores uma infraestrutura

tecnológica baseada em princípios internacionais, considerada de grande

confiabilidade.

43

Page 58: Tcc   qualidade de energia

Associação Brasileira de Normas Técnicas

(ABNT)

A ABNT é uma entidade privada, sem fins lucrativos e de utilidade

pública, fundada em 1940, é membro fundador da “International Organization

for Standardization” (ISO), da Comissão Panamericana de Normas Técnicas

(COPANT) e da Associação Mercosul de Normalização (AMN), sendo

responsável pela gestão do processo de elaboração de normas e certificação

de produtos e sistemas. Tem como missão harmonizar os interesses da

sociedade brasileira, provendo-a de referenciais através da normatização e

atividades afins.

A ABNT é o organismo reconhecido pelo CONMETRO como o fórum

único de normatização no Brasil, em que suas normas podem ser utilizadas

para defesa do mercado nacional e para facilitar o acesso de empresas

brasileiras ao mercado internacional. Neste último caso, a ABNT, por exemplo,

é associada da “International Electrotechnical Commission” (IEC).

As normas brasileiras elaboradas e gerenciadas pela ABNT recebem

prefixo NBR (Norma Brasileira).

Pelo Acordo de Barreiras Técnicas da Organização Mundial do

Comércio (OMC), somente poderão ser estabelecidos requisitos em um

regulamento técnico se estes estiverem de acordo com a norma mundial. O

país tem, portanto, que ter sua própria normatização para levá-la ao

conhecimento da ISO, a fim de influenciar as normas mundiais.

Toda normatização levada à ABNT parte de um trabalho voluntário. A

norma deve ser feita por entidades representativas do setor, ser simples e

manter uma paridade na sua discussão, levando em conta interesses das

diversas áreas da sociedade, dos órgãos governamentais, dos setores públicos

e privados e dos consumidores. Sua aprovação é obtida através de um

consenso entre estas entidades em reuniões ordinárias da ABNT, como

representado na figura 3.1

44

Page 59: Tcc   qualidade de energia

Figura 3.1 – Princípio da Normatização.

A ABNT possui atualmente 54 Comitês Técnicos de Normatização e 4

Organismos de Normatização Setorial, trabalhando em suas respectivas áreas

gerenciando os processos de criação e divulgação de normas.

O Comitê Técnico responsável pela coordenação e participação dos

processos de criação de normas, e certificação de produtos e sistemas, no

contexto referentes aos trabalhos e processos no campo da eletricidade,

eletrônica e telecomunicações é o Comitê Técnico de Normatização em

Eletricidade - CB- 3 [11], o qual compreende a geração, a transmissão e a

distribuição de energia; as instalações elétricas e equipamentos eletro-

eletrônicos, inclusive para atmosferas explosivas; os dispositivos e acessórios

elétricos; a instrumentação; os bens de consumo; os condutores elétricos; a

iluminação; a compatibilidade eletromagnética, no que concerne a terminologia,

requisitos, métodos de ensaio e generalidades.

Para a preparação de uma norma brasileira em eletricidade, o CB-03

executa as fases apresentadas na figura 3.2.

45

Consenso

Page 60: Tcc   qualidade de energia

Figura 3.2 – Desenvolvimento de uma norma brasileira

3.2.2.3. Evolução normativa nacional sobre

QEE

No [18] foi feita a primeira citação sobre qualidade de energia,

informando que o suprimento de energia deveria ser entregue de forma

adequada.

O [19], no contexto de continuidade de serviço e [20] sobre os níveis de

tensões de fornecimento e limites de variações de tensão, regulamentando

assim tanto a área técnica quanto a área de qualidade do serviço a serem

seguidas por todas as áreas do sistema elétrico. Estas portarias foram

realizadas devido às muitas reclamações dos consumidores, na década de

1970, referentes à qualidade do fornecimento de energia elétrica quanto às

interrupções. Com base nestas reclamações o Departamento Nacional de

Águas e Energia Elétrica (DNAEE) parametrizou os níveis de tensão e

qualidade de fornecimento de energia elétrica.

Desde então, os índices referentes à continuidade do serviço, que são

utilizados até hoje, permitiram o acompanhamento das durações e quantidades

de faltas de energia.

Na seqüência, o DNAEE escreveu a [21], que estabeleceu os índices de

continuidade de serviço com relação ao suprimento, onde foi descrita a

metodologia a ser utilizada pelas concessionárias para avaliação dos índices

de continuidade de fornecimento de energia.

46

Sociedade manifesta a necessidade

Comissão de Estudo elabora o Projeto de Norma

Projeto de Norma é submetido a consulta pública

Norma é aprovada e colocada a disposição da sociedade

Page 61: Tcc   qualidade de energia

A Portaria DNAEE [20] foi revisada em 1989, alterando os limites de

variações de tensões para índices mais compatíveis com as tecnologias e

produtos da época, porém não foram estabelecidas penalidades para as

variações fora destes limites.

Após a revisão da [20], muitas discussões foram geradas entre as áreas

do setor elétrico principalmente entre as concessionárias, os fabricantes de

equipamentos e os consumidores. Durante estas discussões houve grande

reivindicação por parte dos consumidores para participar no processo de

definição dos padrões de qualidade de energia. Houve também, grandes

contribuições das instituições de pesquisa nestas discussões, onde os estudos

até então desenvolvidos focavam a influência das cargas dos consumidores e

as influências das cargas não-lineares e seus controles, nos problemas de

qualidade de energia.

Com a globalização da economia mundial, foi notória a necessidade de

um programa que melhorasse a eficiência do setor elétrico. No contexto deste

programa, os índices de continuidade de fornecimento apresentados na [19]

seriam muito importantes. Nesta situação, o DNAEE publicou a [22], onde

regulamentou a criação de um grupo de trabalho para reavaliar os índices

existentes e moldá-los à realidade do país. Os membros deste grupo eram

representantes da ELETROBRÁS, do Comitê Coordenador de Operações do

Norte/Nordeste (CCON), da Associação Brasileira de Concessionários de

Energia Elétrica (ABCE), do Grupo Técnico Operacional da Região Norte

(GTON) e do Comitê de Distribuição (CODI). Este grupo de trabalho, após

estudos na área de qualidade de energia elétrica, apresentou ao DNAEE a

edição da [23], que aumentou a abrangência dos estudos solicitados na [22].

O I Seminário Brasileiro sobre Qualidade de Energia Elétrica (SBQEE)

foi realizado em 1996. Neste seminário foi discutido amplamente o tema, que

levou principalmente a uma grande troca de informações e o alinhamento de

pensamentos entre os diversos pesquisadores da área. Sendo assim, houve

um grande progresso na distribuição e unificação das informações causando

uma melhor interação entre as áreas do setor elétrico, principalmente entre os

fabricantes de equipamentos.

47

Page 62: Tcc   qualidade de energia

Em Janeiro de 1998, ocorreu a emissão do [24] pela Agência Nacional

de Energia Elétrica (ANEEL). Este manual teve a função de apresentar: as

fórmulas para cálculo dos índices de qualidade, as metodologias detalhadas

para obtenção dos parâmetros relacionados e o procedimento de coleta,

transmissão, tratamento e exposição dos dados para as informações

pertinentes.

A Secretaria de Energia do Estado de São Paulo, através da Comissão

de Serviços Públicos de Energia do Estado de São Paulo (CSPE), criou em

1998, um documento conhecido por Qualidade do Fornecimento de Energia

Elétrica – Manual da Implantação da Qualidade, que apresentou uma

metodologia para controlar os parâmetros que influenciam diretamente na

qualidade da prestação do serviço de energia elétrica [24].

O documento apresentado pela CSPE proporcionou as premissas para

formação dos índices de qualidade, pois como pontos principais têm-se os

cálculos dos componentes do sistema em diferentes níveis de agregação

(global, regional, local, por modo de falha, etc.). Houve também um

atendimento às empresas com portes distintos, sendo apresentados novos

indicadores de continuidade e conformidade do suprimento de energia elétrica,

além do índice de satisfação do consumidor.

Num contexto mais atual do setor energético brasileiro ocorreu o

desmembramento de várias empresas vinculadas ao setor elétrico, onde foi

reduzida a força do Estado nas funções empresariais. Daí surgiu constantes

privatizações das empresas existentes e apresentou-se um novo modelo de

instituições especializadas para executar e fiscalizar as funções de regulação,

do planejamento da expansão, da operação e do financiamento do setor. Pode-

se destacar o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e a ANEEL como

os dois principais órgãos que surgiram, nos últimos anos, diante dos

acontecimentos dinâmicos das empresas vinculadas ao mercado de energia

elétrica.

Com a criação da ANEEL, em 1997, o DNAEE foi extinto, porém a busca

da melhoria da qualidade de energia não cessou e os estudos sobre este tema

ainda são desenvolvidos. A ANEEL em Novembro de 2000 criou a [25] para

48

Page 63: Tcc   qualidade de energia

unificar diversas portarias do DNAEE e atualizar as disposições referentes às

condições gerais do fornecimento de energia elétrica [3]. Esta resolução

unificou as legislações existentes, principalmente as que tratam do

relacionamento entre as áreas do setor elétrico.

A [16] apresentada pela ANEEL em Janeiro de 2000, estabeleceu

disposições referentes à continuidade da distribuição de energia elétrica. Nesta

resolução foram apresentados novos índices de avaliação das interrupções

individuais das unidades consumidoras e esta descreveu os cálculos dos

índices de continuidade individuais e coletivos, as metas de continuidade e a

forma de cálculo das penalidades por variações fora do estabelecido.

A ANEEL, em Novembro de 2001, estabeleceu a [13], onde foram

revisadas as [20] e [26], apresentado as disposições relativas à conformidade

dos níveis de tensão de energia elétrica em regime permanente. Esta

resolução trata em detalhes a classificação das tensões de suprimento, as

fórmulas de cálculo dos indicadores individuais e coletivos, os critérios de

medições e registros dos dados, bem como dos equipamentos de medição e

penalidade pelo fornecimento de um serviço que não esteja adequado ao

estabelecido na mesma.

O ONS trabalhou com vários agentes do setor energético nacional na

elaboração de um Procedimento de Rede, para melhoria e o controle da QEE.

Este documento apresentou os procedimentos e requisitos técnicos que devem

ser utilizados para planejamento, implantação, uso e operação do sistema

elétrico interligado, bem como definiu as responsabilidades dos agentes e do

próprio ONS. As metodologias apresentadas nos Procedimentos de Rede

influenciam diretamente os padrões de qualidade das instalações de

transmissão, distribuição e subtransmissão do setor elétrico. Estes

Procedimentos de rede tiveram sua aprovação por meio da Resolução

Normativa de nº 372 de 05 de agosto de 2009 [27].

O submódulo 2.8 – Gerenciamento dos indicadores de desempenho da

rede básica e de seus componentes, desta [27] tem como objetivo atribuir

responsabilidades e estabelecer princípios e diretrizes ao gerenciamento de

49

Page 64: Tcc   qualidade de energia

indicadores de QEE da rede básica e das funções de transmissão da rede

básica, a fim de:

Balizar as ações do ONS relativas ao Plano de Ampliações e Reforços

na Rede Básica – PAR elaborado pelo ONS com a participação dos

agentes;

Subsidiar os estudos de planejamento e programação da operação, bem

como a própria operação em tempo real do sistema de transmissão;

Subsidiar os usuários conectados ou que requeiram conexão à rede

básica com as informações necessárias sobre a QEE nos pontos de

conexão da rede básica;

Subsidiar os agentes transmissores com as informações sobre a QEE

necessárias ao dimensionamento de suas instalações;

Fornecer aos usuários, acessantes e concessionárias de transmissão,

informações sobre os limites de perturbação individual relativos aos

indicadores de QEE; e

Permitir ao ONS a verificação da conformidade do desempenho das FT

da rede básica em relação aos requisitos mínimos estabelecidos nos

Procedimentos de Rede e nos editais de licitação das instalações de

transmissão.

A ANEEL iniciou o desenvolvimento de um documento nomeado

Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional

– PRODIST. O processo de elaboração do PRODIST teve início em 1999, com

a contratação do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), que

elaborou a partir do Projeto de Reestruturação do Setor Elétrico Brasileiro

(RESEB), a versão inicial do documento. Depois de exaustivo trabalho e

inúmeras interações com agentes do setor elétrico e a sociedade em geral

(incluindo o processo de Audiência Pública n° 014/2008), o PRODIST foi

aprovado na 49ª Reunião Pública Ordinária da Diretoria da ANEEL do ano de

2008, através da Resolução Normativa nº 345, de 16 de dezembro de 2008

[28], publicada no Diário Oficial da União – DOU em 31 de dezembro de 2008.

Em 2009, o PRODIST passou por sua primeira revisão. Após

disponibilização de minuta na Audiência Pública n° 033/2009, a primeira

50

Page 65: Tcc   qualidade de energia

revisão do PRODIST foi aprovada na 49ª Reunião Pública Ordinária da

Diretoria da ANEEL do ano de 2009, através da Resolução Normativa n° 395,

de 15 de dezembro de 2009 [29].

O PRODIST contém 8 Módulos. A versão vigente (após primeira revisão)

está listada a seguir:

Módulo 1 - Introdução;

Módulo 2 - Planejamento da Expansão do Sistema de Distribuição;

Módulo 3 - Acesso ao Sistema de Distribuição;

Cartilha de Acesso ao Sistema de Distribuição;

Módulo 4 - Procedimentos Operativos do Sistema de Distribuição;

Módulo 5 - Sistemas de Medição;

Módulo 6 - Informações Requeridas e Obrigações (Retificação 1,

disponibilizado em 02/03/2010);

Módulo 7 - Cálculo de Perdas na Distribuição;

Módulo 8 – Qualidade da Energia Elétrica (Retificação 1, disponibilizado

em 02/03/2010).

Os PRODIST são normas que disciplinam o relacionamento entre as

distribuidoras de energia elétrica e demais agentes (unidades consumidoras e

centrais geradores) conectados aos sistemas de distribuição, que incluem

redes e linhas em tensão inferior a 230 kV. Tratam, também, do relacionamento

entre as distribuidoras e a Agência, no que diz respeito ao intercâmbio de

informações.

O objetivo do PRODIST módulo 8 é estabelecer os procedimentos

relativos à QEE abordando a qualidade do produto e a qualidade do serviço

prestado. A secão 8.1 do documento refere-se à qualidade do produto e

caracteriza os fenômenos de QEE, estabelece os critérios de amostragem e os

valores de referência quanto à tensão em regime permanente, fator de

51

Page 66: Tcc   qualidade de energia

potência, harmônicos, desequilíbrio de tensão, flutuação de tensão, variações

de tensão de curta duração e variação de freqüência. A qualidade do serviço

prestado pelas distribuidoras aos consumidores é estabelecida pelo item 8.2 do

PRODIST, onde são definidos os indicadores e padrões de forma a

acompanhar e controlar o desempenho das distribuidoras, fornecendo

subsídios para os planos de reforma, melhoramento e expansão da

infraestrutura e oferecidos aos consumidores parâmetros para avaliação do

serviço.

3.2.2.4. Parâmetros da QEE no Sistema Elétrico

Nacional.

No âmbito nacional, a qualidade da energia elétrica vem sendo

analisada como um processo global, porém considerando suas subdivisões em:

produto e serviço. O produto se relaciona com a energia entregue aos

consumidores e o serviço concentra as partes técnicas e comerciais

necessárias ao fornecimento do produto [30]. Portanto, produto e serviço

servem de base para a formação dos indicadores da qualidade existentes

atualmente.

a)Qualidade do Produto

A qualidade do produto relaciona-se diretamente ao uso da energia

elétrica, englobando o atendimento às solicitações do consumidor durante o

período necessário. A qualidade do produto é caracterizada pelos parâmetros

da energia fornecida.

Na [13] foram previstas faixas de classificação da Tensão de

Atendimento (TA), sendo elas: adequada, precária e crítica. Onde para cada

uma destas faixas de variação da Tensão de Leitura (TL) há pontos limites

em relação à Tensão Contratada (TC). A figura 3.3 ilustra estas faixas referente

as tabelas desta Resolução.

52

Page 67: Tcc   qualidade de energia

Figura 3.3 – Faixas de limites de tensão [13].

A [13] apresenta ainda como indicadores:

DRP - Duração Relativa da Transgressão de Tensão Precária :

Duração relativa das leituras da tensão nas faixas de tensão precária

no período de observação definido [%].

DRC - Duração Relativa da Transgressão de Tensão Crítica: Duração

relativa das leituras da tensão nas faixas de tensão crítica, no período

de observação definido [%].

ICC - Proporção de Unidades Consumidoras com Tensão Crítica :

Percentual da amostra com transgressão da tensão crítica [%].

Outra fonte de indicadores é o o Manual de Implantação da Qualidade

do Fornecimento de Energia Elétrica. Este manual apresenta como

indicadores de conformidade:

Conformidade no fornecimento

FEV - Freqüência Equivalente de Violação de Tensão

Representa a proporção de consumidores que receberam energia com

níveis de tensão de fornecimento fora dos limites.

53

Page 68: Tcc   qualidade de energia

NEV - Nível Equivalente de Violação de Tensão

Indica a média dos níveis de tensão fora dos limites legais,

referenciada à tensão de fornecimento, dos consumidores considerados no

FEV.

VEV - Variação Equivalente de Violação de Tensão

Representa a variação relativa do NEV, significando o grau de dispersão

de cada medida, em torno da média NEV, isto é, o desvio padrão relativo à média

NEV.

DEV - Duração Equivalente de Violação de Tensão

Indica a média dos espaços de tempo e ultrapassagem dos limites legais

de tensão de cada consumidor, com duração igual ou superior a 5 minutos,

no período de observação de 24 horas.

Conformidade no suprimento

FREQ - Freqüência Equivalente de Interrupção

Indica o número de interrupções que, em média, a demanda máxima

verificada do conjunto considerado sofreu no período de observação.

DREQ - Duração Equivalente de Interrupção

Representa o espaço de tempo que, em média, a demanda máxima

verificada do conjunto considerado ficou privada do suprimento de energia

elétrica no período de observação.

ENES - Energia Interrompida

Contabiliza a quantidade estimada de energia elétrica não suprida no

período considerado.

b)Qualidade do Serviço

A satisfação do cliente está diretamente ligado à continuidade do serviço.

Portanto a qualidade do serviço é avaliada mediante a minimização das

interrupções no suprimento da energia elétrica.

Na [19] foi estabelecido os indicadores para análise da continuidade do

fornecimento da energia elétrica:

54

Page 69: Tcc   qualidade de energia

DEC - Duração Equivalente de Interrupção

Indica o espaço de tempo em que, em média, cada consumidor do

conjunto considerado ficou privado de fornecimento de energia elétrica no

período analisado.

FEC - Freqüência Equivalente de Interrupção

Representa o número de interrupções que, em média, cada consumidor

do conjunto considerado sofreu no período analisado.

Na [21] os índices para análise das falhas que ocorrem no sistema de

fornecimento geradas por interrupção ocasionadas por qualquer dos segmentos

do sistema foram definidas:

DEKS - Duração Equivalente de Interrupção em Suprimento

Espaço de tempo em que, em média, cada consumidor ou ponto de

interligação considerado ficou privado do suprimento de energia elétrica no

período analisado.

FEKS - Freqüência Equivalente de Interrupção em Suprimento

Número de interrupções que, em média, cada consumidor ou ponto de

interligação considerado sofreu no período analisado.

Os indicadores DEKS e FEKS foram somente utilizados para formação de

um banco de informações, não sendo aplicado nenhuma forma de multa pela

falta do levantamento destes dados pelas entidades responsáveis ou

ainda pelo não cumprimento dos objetivos propostos nesta portaria.

O Manual de Implantação da Qualidade do Fornecimento de Energia

Elétrica apresenta como indicadores:

DEP - Duração Equivalente de Interrupção por Potência

Indica o espaço de tempo que, em média, a potência do conjunto

considerado ficou privado do suprimento de energia elétrica no período

analisado.

FEP - Freqüência Equivalente de Interrupção por Potência

Representa o número de interrupções que, em média, a potência do

conjunto considerado sofreu no período analisado.

55

Page 70: Tcc   qualidade de energia

ICD/ILD - Número de Interrupções de Curta e Longa Duração

O ICD indica o número de interrupões com duração inferior a 1 minuto e

o ILD indica o número de interrupções para intervalos com duração igual ou

maiores que 1 minuto.

A forma de obtenção dos indicadores está definida no manual, porém

não foram definidos parâmetros ou objetivos a serem cumpridos pelas

concessionárias.

Na [16], além da aplicação dos indicadores DEC e FEC, são criados

também outros três indicadores individuais:

DIC - Duração de Interrupção por Unidade Consumidora

Tempo que uma unidade consumidora ficou sem energia elétrica durante

um período considerado.

FIC - Freqüência de Interrupção por Unidade Consumidora

Numero de vezes que uma unidade consumidora ficou sem energia elétrica

durante um período considerado.

DMIC - Duração Máxima de Interrupção por Unidade Consumidora

Limita o tempo máximo de cada interrupção. Esse indicador passou a ser

controlado a partir de 2003 e tem como objetivo fazer com que a concessionária

não deixe o consumidor sem energia elétrica durante um período muito longo.

Nesta resolução foram impostas as multas pelo descumprimento dos

objetivos e dos índices de continuidade, que as outras portarias não

estabeleciam:

Violação de padrão do indicador de continuidade individual - a

penalidade é a compensação ao consumidor de valor a ser creditado na

fatura de energia elétrica no mês subsequente à apuração.

Violação de padrão do indicador de continuidade de conjunto - a

penalidade é o pagamento de multa à ANEEL.

c)Qualidade do Atendimento

A qualidade do atendimento apesar de não estar diretamente ligado ao

produto energia elétrica ou aos serviços técnicos prestados nesta área, são

56

Page 71: Tcc   qualidade de energia

muito importantes para a total satisfação dos clientes, pois tratam das

relações entre cliente e fornecedor do serviço/produto.

O atendimento aos clientes está dividido em comercial e emergencial. O

atendimento comercial engloba os serviços prestados casualmente e os

serviços rotineiros como: estudos de cargas, novas ligações, religações,

faturamento, etc. Por sua vez, o atendimento emergencial são os serviços

realizados pelas concessionárias com base nas reclamações dos clientes

devido às ocorrências na rede de fornecimento que podem causar interrupção no

fornecimento.

A CSPE estabeleceu alguns indicadores para avaliação destes serviços.

Alguns destes indicadores foram mais tarde, incorporados à [31]:

TA - Tempo de Atendimento

Tempo total de atendimento a uma ocorrência, excluindo as relativas a

iluminação pública.

TAI - Tempo de Atendimento Individual

Tempo máximo para atendimento a uma ocorrência, de forma individual,

até o restabelecimento do serviço.

TMA - Tempo Médio de Atendimento

Quociente entre o somatório dos tempos decorrido desde o momento

da informação de cada ocorrência até o restabelecimento do serviço ou

finalização do atendimento, e o número de ocorrências verificadas no

período.

TME - Tempo Médio de Elaboração de Estudos e orçamentos de

Serviços em Rede

Tempo médio que cada consumidor aguarda para ser informado dos

resultados dos estudos e projetos a serem envolvidos para atendimento à sua

solicitação, assim como do valor referente ao orçamento dos serviços a serem

realizados na rede em função desta.

57

Page 72: Tcc   qualidade de energia

TM L - Tempo Médio de Ligação Nova

Período médio em que cada novo consumidor a ser ligado à rede de

baixa tensão espera pela efetivação do serviço, considerando ser

desnecessária a realização de obras na rede.

TMR - Tempo Médio de Religação

Tempo médio que cada consumidor ligado em baixa tensão aguarda a

efetivação do serviço de religação, após a verificação de inexistência do fato

gerador de corte.

TMS - Tempo Médio de Execução de Serviços na Rede

Tempo médio que cada consumidor ligado em baixa tensão aguarda

pela realização de obras na rede de distribuição necessárias ao atendimento

à sua solicitação, após a apresentação do orçamento e do projeto ao

consumidor e sua aprovação e pagamento, caso exista.

TX% - Tempo X% de Atendimento

Maior tempo de atendimento das primeiras X% ocorrências de um

conjunto, no período de apuração, considerando-se a ordenação do universo das

ocorrências segundo os tempos de atendimentos.

Na [25] são, dentre outras coisas, estabelecidos os critérios e prazos

para os diversos procedimentos voltados ao atendimento comercial.

A satisfação do cliente pode ser ainda monitorada através do índice de

Satisfação do Consumidor informado pelo Serviço de Atendimento ao Cliente

(SAC). Este índice é determinado a partir de um conjunto de indicadores

definidos por uma pesquisa de opinião realizada com os consumidores sobre a

conscientização em relação à qualidade do serviço ofertado pela concessionária.

Os indicadores podem ser utilizados durante fiscalizações e auditorias realizadas

pelos órgãos responnsáveis como orientação.

Devido ao forte impacto na operação das empresas de energia, gerados

pelas perdas comerciais, este indicador serve para avaliar a eficiência das

mesmas. Na definição da CSPE é orientado o uso de alguns índices para

análise destas perdas:

58

Page 73: Tcc   qualidade de energia

PPC - Porcentagem de Perdas Comerciais

Relação entre as perdas em determinado sistema e a soma da energia

faturada e do consumo próprio (%).

PPT - Porcentagem de Perdas Totais

Energia total perdida em determinado sistema, expressa em relação à

energia comprada somada à energia gerada pela concessionária (%).

Um último aspecto a ser considerado na qualidade do fornecimento é o

seu custo de implementação. Este aspecto deve ser avaliado para que o bom

equilíbrio custo/benefício da concessão seja mantido e os objetivos comuns

estabelecidos sejam cumpridos. As necessidades dos consumidores sempre

devem ser analisadas, pois cada vez mais aumenta o número de equipamentos

sensíveis que requerem um fornecimento mais confiável. Sendo assim, a

responsabilidade sobre o custo da energia elétrica fornecida deve ser dividida

de forma satisfatória tanto à concessionária quanto ao cliente.

3.2.3. Normatizacão Internacional sobre QEE

Mundialmente, o tema qualidade de energia está em discussão e o

resultado destas são as formações e revisões de normas e regulamentos.

Diversos organismos estão trabalhando para o desenvolvimento de

parâmetros, características, conceituação, metas, índices e objetivos para a

qualidade da energia nos diversos setores desta atividade. As exigências e o

cumprimento destes padrões descritos nas normas são cada vez mais exigidos

comercialmente nos contratos de fabricação de produtos ou prestações de

serviço.

Os principais organismos que estão liderando os estudos, bem como a

elaboração de normas e revisão das existentes são a IEC e o “Institute of

Electrical and Electronics Engineers” (IEEE). Outras entidades independentes

também desenvolvem pesquisas, principalmente junto aos consumidores com

objetivo de identificar problemas regionais.

As recomendações do IEEE são focadas no comportamento do sistema

elétrico ou na instalação industrial como um todo. Suas normas limitam os

níveis de distúrbios sobre QEE no Ponto de Acoplamento Comum (PAC), a

59

Page 74: Tcc   qualidade de energia

todos os equipamentos. Com isto, não são os equipamentos específicos que

são avaliados, mas as instalações em geral. Deve-se levar em consideração

que apesar dos indicadores gerais estarem dentro dos limites aceitáveis, pode-

se ter na instalação equipamentos com uma alta taxa de emissão de distúrbios

ou causando perdas de energia e consequentemente prejuízos [11].

As definições da IEC focam o funcionamento específico do equipamento

ou categoria de equipamentos pelas normas de compatibilidade

eletromagnética (EMC). São estabelecidos então, limites de emissão de

distúrbios ao sistema e quão imune aos distúrbios um equipamento é ou deve

ser. Através destas normas, avalia-se junto aos parâmetros de QEE se um

equipamento traz problemas à rede ou não e se este é sensível à rede a qual

será instalado. Analisando a instalação em geral, vê-se que se todos os

equipamentos atenderem individualmente as recomendações, o sistema geral

estará dentro das especificações estabelecidas [11].

O conjunto de normas da IEC, em especial a família IEC 61000-4,

especifica, entre outros, os conceitos de projeto dos medidores, formas de

medição, tratamento dos dados e classificação dos resultados para análise dos

distúrbios englobados pela QEE.

Muitas normas internacionais utilizam estes conceitos de medidores da

IEC como requisitos para obtenção dos valores das medidas dos fenômenos

eletromagnéticos envolvidos e suas análises, como exemplo a recomendação

IEEE 1453 que estabelece que o medidor de “flicker” deva atender a norma

IEC 61000-4-15, para medição das flutuações de tensão do sistema. Baseado

nisto pode-se afirmar que as normas da IEC são as mais específicas para

equipamentos de medição sobre QEE que as outras normas internacionais

vigentes.

3.2.3.1. Evolução normativa internacional sobre

QEE.

A importante necessidade de suprir o fornecimento de energia com

tensão e freqüência a valores aceitáveis pela carga, conhecido como

60

Page 75: Tcc   qualidade de energia

compatibilidade carga-fonte, é necessário desde o início das indústrias de

energia (IEEE1100-1999, 1999). Na década de 30 as concessionárias

atentaram-se aos distúrbios de tensão causados pelos consumidores na

rede de distribuição. Outros problemas foram verificados em meados dos anos

50, devido a alta corrente de partida de grandes motores elétricos, causando

assim quedas significativas nos valores de tensão, afetando os equipamentos

daquela região [11]. Estes e outros acontecimentos direcionaram o

desenvolvimento de normas e regulamentos para atenuar os problemas.

O grande crescimento dos equipamentos microprocessados,

caracterizados pelas suas sensibilidades quanto aos distúrbios da rede elétrica,

frente às variações de tensão, levaram à necessidade de se estabelecerem

padrões e limites para estas variações. A “Computer and Business Equipment

Manufacturers Association” (CBEMA), elaborou uma curva de suportabilidade

para estes equipamentos, em 1977.

O “Information Technology Industry Council” (ITIC), em 2000, atualizou a

curva da CBEMA, para níveis mais adequados de acordo com as

características atuais do sistema de distribuição de energia elétrica e a

suportabilidade dos equipamentos, agora mais modernos.

A curva da figura 3.4 indica como os equipamentos de informática

devem responder às variações de tensão em função da duração do

distúrbio e se aplica aos equipamentos com tensão de alimentação de

120V, 208/120V e 120/240V [11].

61

Page 76: Tcc   qualidade de energia

Figura 3.4 – Curva do ITIC revisada no ano 2000 [11].

Uma das entidades internacionais que mais desenvolveram estudos

referentes à qualidade da energia é a IEC, com sede na Suíça. Como

comentado anteriormente, a IEC vem trabalhando em normas referentes à

compatibilidade eletromagnética, à interação entre os equipamentos e à

influência entre os equipamentos e a rede de alimentação.

Outra entidade muito respeitada que também vem desenvolvendo normas

e estudos a respeito da qualidade da energia é a IEEE, com sede nos EUA.

Outros organismos americanos formados principalmente por fabricantes de

equipamentos, que também estabelecem normas são a “National Electrical

Manufactureis Association” (NEMA), e o ITIC. Estas são auxíliadas pelo

“American National Standards Institute” (ANSI), que é um organismo de

administração e coordenação das propostas de normatizações voluntárias nos

EUA. Esta entidade não desenvolve normas, mas sua missão principal é de

promover a elaboração destas normas, trabalhando em consenso com as

diversas áreas de atuação nacionais que têm interesse na específica norma. A

ANSI também trabalha para incentivar o uso de normas internacionais, como a

62

Page 77: Tcc   qualidade de energia

ISO e a IEC, desde que atendam às necessidades e interesses do mercado em

questão.

Na Europa os produtos comercializados devem ser certificados em um

processo de aprovação, pela “European Economic Community” (EEC)

para receber a marca “CE” (figura 3.5), indicando assim que está de acordo

com as normas harmonizadas (normas publicadas no Jornal Oficial da União

Europeia).

Figura 3.5 – Marca de certificação CE.

Dependendo do tipo de produto a ser certificado, as diretrizes se dividem

em básicas, genéricas e produtos específicos. Nos aspectos de

comercialização, segurança e responsabilidade, as diretrizes básicas são

empregadas a todos os fabricantes. A certo grupo de produtos, como os que

operam em certa faixa de tensão ou que podem gerar interferências

eletromagnéticas, são aplicadas as diretrizes genéricas, que atendem o setor

não regulamentado de produtos. As diretrizes de produtos específicos

abrangem o setor de produtos regulados, sendo os de telecomunicações e

dispositivos médicos ou produtos considerados de alto risco exemplos destes

produtos.

Os produtos comercializados na Austrália também devem ser

aprovados. Para isto, precisam ser certificados pelo órgão responsável pela

elaboração de normas, a “Australian Communications and Media Authority”

(ACMA), que aplica a estes produtos a marca "C-tick" (figura 3.6). A Nova

Zelândia segue as normas da ACMA, com algumas modificações apenas,

devido às suas necessidades.

Figura 3.6 – Marca de certificação C-tick.

63

Page 78: Tcc   qualidade de energia

No Brasil a marca do INMETRO (figura 3.7), indica que o produto

fabricado atende as expectativas do usuário conforme as normas existentes,

que foram elaboradas pelos comités técnicos da ABNT.

Figura 3.7 – Marca de certificação INMETRO.

3.2.3.2. A IEC

Em 15 de Setembro de 1904, representantes do Congresso Internacional

de Eletricidade, reunidos em “Saint Louis”, USA, adotaram o relatório que

incluía o texto:

[...] passos devem ser dados para segurar a cooperação das

sociedades técnicas no mundo, pelo apoio de sua comissão

representativa para considerar a questão da normalização, da

nomenclatura e o padrão dos equipamentos elétricos e das máquinas.

Como resultado, o IEC foi oficialmente fundado em Junho de 1906, em

Londres, Inglaterra.

O IEC engloba todas as eletro-tecnologias, incluindo eletrônica,

magnética e eletromagnética, eletroacústica, multimídia, telecomunicação e

produção de energia e distribuição, tanto quanto disciplinas gerais associadas

como as terminologias e símbolos, compatibilidade eletromagnética, medição e

desempenho, dependência, desenvolvimento e construção, segurança e meio

ambiente.

Através de seus membros, o IEC promove cooperação internacional em

todas as questões de normalização internacional e assuntos relacionados,

como o acesso a normas de conformidade. Sendo assim, os objetivos da IEC

são:

Associar as necessidades para promover a eficiência do mercado

global;

64

Page 79: Tcc   qualidade de energia

Assegurar a máxima utilização das normas e esquemas de avaliação

da conformidade;

Avaliação e melhoria da qualidade de produtos e serviços abrangidos

por estas normas;

Estabelecer a condição de inter - operabilidade de sistemas complexos;

Aumentar a eficiência de processos industriais;

Contribuir para a saúde e segurança da sociedade;

Contribuir para a protecão do meio ambiente.

A figura 3.8 apresenta o organograma da IEC.

Figura 3.8 – Organograma da IEC.

Os 179 Comitês Técnicos, ou “Technical Committees” (TC), seus Sub-

Comitês, ou “Sub-Committee” (SC) e cerca de 700 grupos de projetos e de

manutenção são os responsáveis pela elaboração das normas da IEC. Estes

grupos de trabalhos são compostos por pessoas (mais de 10.000) de todo o

mundo que têm qualificação em eletro-tecnologia. A grande maioria deles vêm

das indústrias, enquanto outros vêm de grupos do comércio, governo,

laboratórios de testes, laboratórios de pesquisa, centros de desenvolvimento e

de grupos de consumidores, que também contribuem para o trabalho.

65

Page 80: Tcc   qualidade de energia

Os TCs fazem os documentos técnicos com objetivos específicos para

cada respectivo escopo, que são submetidos para aprovação de todos os

Comitês Nacionais para votação e aprovações como normas internacionais.

Outro fato importante, administrado pelos TCs, é que uma norma deve ser

submetida a consulta pública em todos os países. Então, através de ferramentas

democráticas de consenso e consulta pública, qualquer parte interessada pode

argumentar e ter sua palavra no desenvolvimento e publicação de uma norma

internacional.

A adoção de uma norma IEC por um país, se ele for um membro de

Comissão ou não, é inteiramente voluntária.

Os representantes do Brasil na IEC são a ABNT e o Comité Brasileiro de

Eletricidade, Eletrônica, Iluminação e Telecomunicações (COBEI). Estes atuam

através do Comitê Nacional do Brasil.

O Comitê Técnico referente à QEE é o n°77. Tal comitê elabora as

normas e relatórios técnicos no campo da compatibilidade eletromagnética,

com ênfase particular nas aplicações de equipamentos.

Seu escopo de trabalho cobre os seguintes aspectos de EMC:

Itens relacionados à EMC e à imunidade, em freqüências inteiras;

Emissões em faixas de baixa freqüência (≤9 kHz);

Emissões em faixas de alta freqüência (>9 kHz);

Seu principal grupo de trabalho é o WG13 - Normas Genéricas sobre

EMC. Seus Sub-Comitês são:

SC 77A: Fenômenos de Baixa Freqüência;

SC 77B: Fenômenos de Alta Freqüência;

SC 77C: Fenômenos Transitórios de Alta Potência.

3.2.3.3. Normas da IEC relacionadas à QEE

As normas da IEC 61000 elaboradas pelo Comitê Técnico nº 77 são

referentes a produtos e serviços industriais com relação à compatibilidade

66

Page 81: Tcc   qualidade de energia

eletromagnética. Estabelecem, portanto, todas as normas que abrangem os

fenômenos eletromagnéticos relativos à QEE, expressos na tabela 2.1. A IEC

61000 trata dos termos utilizados no ambiente eletromagnético, da descrição

dos fenômenos de compatibilidade eletromagnética, da especificação de limites

para estas compatibilidades, dos testes e métodos de medição e avaliação dos

fenômenos, da instalação dos equipamentos com a finalidade de mitigar os

problemas e conceitos genéricos de imunidade e emissão.

Sendo assim, a IEC 61000 está dividida em 6 partes para melhor

interpretação e entendimento:

IEC 61000-1: generalidades;

IEC 61000-2: ambiente;

IEC 61000-3: limites;

IEC 61000-4: ensaios e métodos;

IEC 61000-5: instalação e mitigação;

IEC 61000-6: normas genéricas.

A parte da IEC 61000-1 tem como objetivo definir e apresentar os termos

e as generalidades para se ingressar ao meio da compatibilidade

eletromagnética e entender os conceitos relacionados com a mesma.

Na parte da norma IEC 61000-2 estão descritos os fenômenos de

compatibilidade eletromagnética do ambiente em que serão instalados os

equipamentos. Nesta parte são apresentadas as descrições dos fenômenos,

como estes atuam e influenciam no meio e os níveis de compatibilidade

eletromagnética para produtos e equipamentos.

A parte IEC 61000-3 estabelece os limites de compatibilidade e emissão

dos fenômenos eletromagnéticos apresentados por produtos e equipamentos,

focando na melhor interação entre estes com outros equipamentos e/ou com o

meio em que estão instalados.

Na parte IEC 61000-4 são estabelecidos os conceitos de projetos de

medidores e métodos de testes e medições para garantir a replicabilidade e a

reprodutibilidade dos equipamentos de medição. Sendo assim são

estabelecidas as formas de medição, a tolerância dos equipamentos utilizados

67

Page 82: Tcc   qualidade de energia

e os procedimentos para leitura, para assegurar a conformidade com outras

partes da norma.

A parte da IEC 61000-5 estabelece os métodos de instalação dos

equipamentos ou utilização dos produtos de forma a amenizar sua influência no

meio em que está instalado. Estes procedimentos auxiliam na mitigação dos

problemas relacionados à imunidade e a qualidade da energia.

Na parte da norma IEC 61000-6 são fornecidas normas genéricas com

relação à imunidade e emissão eletromagnética. Estas normas são ditas

genéricas, pois não apresentam nenhum tipo de limites dos produtos ou

equipamentos, mas reúnem todas as características que estes devem possuir

para garantir o maior nível de imunidade e compatibilidade possível aos

distúrbios eletromagnéticos existentes.

O [12] destaca como as normas da IEC 61000 mais utilizadas

internacionalmente para medição e análise da QEE:

IEC 61000-2-2: Níveis de compatibilidade de condução de distúrbios em

baixa Freqüência;

IEC 61000-3-2: Limites de corrente harmônica (ln ≤ 16A);

IEC 61000-3-3: Limites de variação de tensão e “flicker” (ln ≤ 16A);

IEC 61000-4-7: Guia geral de medição de harmônicos;

IEC 61000-4-15: “Flickermeter” - especificações funcionais e de projeto;

IEC 61000-4-30: Métodos de medição de qualidade da energia.

68

Page 83: Tcc   qualidade de energia

Capítulo 4

Instrumentos de Monitoração

“Lâmpada para os meus pés é tua palavra, e luz para o meu caminho.”

Sl. 119:105.

4.1.Tipos de Instrumentos de Monitoração

Existe uma enorme variedade de tipos de instrumentos para

monitoração, disponíveis no mercado, com recursos e preços diversos. A

seleção do instrumento a ser utilizado deve ser precedida da definição clara e

precisa dos objetivos da monitoração. Por exemplo, caso o fenômeno de alta

freqüência seja objeto de interesse, é necessário que as características

técnicas do sistema de monitoração sejam compatíveis com a rapidez do

fenômeno a registrar, em particular com relação à taxa de amostragem.

Também os dispositivos de conexão ao sistema de alta tensão, como

transformador de potencial ou transformador de corrente devem apresentar

resposta em freqüência apropriada.

A monitoração da qualidade de energia elétrica pode ser parte de

ensaios preparados, quando o distúrbio, foco do problema, é provocado

intencionalmente, tal como manobras de equipamentos. Nos casos de

monitoração de harmônicos ou flutuação de tensão, a própria operação normal

da carga perturbadora irá provocar os fenômenos que se deseja analisar.

Para o estudo e diagnóstico das variações momentâneas de tensão, a

monitoração depende da ocorrência natural de defeitos, o que requer recursos

de disparo ou “trigger” dos dispositivos de monitoração. Embora a maioria dos

dispositivos disponíveis no mercado possibilite o registro das formas de ondas

de tensão e corrente, o registro dos valores eficazes (RMS) destas grandezas é

suficiente para a análise de subtensões e sobretensões momentâneas.

69

Page 84: Tcc   qualidade de energia

Alguns instrumentos calculam um valor RMS correspondente a uma

“janela” (do tamanho de um ciclo, por exemplo) para cada amostragem. Este é

o valor RMS “instantâneo”, pois este valor é atualizado em todos os instantes

de amostragem, com o deslocamento da “janela” ponto a ponto.

Para [12], os instrumentos de medição devem ser desenvolvidos para

uma ampla variedade de distúrbios, já que geralmente é necessária a utilização

de vários instrumentos, dependendo do fenômeno a ser investigado.

Basicamente, as categorias de instrumentos que mais possuem aplicação

nesta análise são:

Instalação de aparelho de teste;

Multímetro;

Osciloscópio;

Analisadores de distúrbios;

Combinação de distúrbios e análise de harmônicos;

Medidor de “flicker”;

Monitoração da energia.

A aplicação e limitação destes diferentes instrumentos dependem do

caso a ser estudado. Além destes instrumentos, que medem o estado regular

do sinal ou distúrbio diretamente no sistema de energia, outros instrumentos

podem ser utilizados para ajudar a solucionar problemas de qualidade de

energia, por meio de medição em condições ambientes, tais como:

Medidor Infravermelho: Este pode ser muito valioso na detecção de

conexão solta e sobretensão nos condutores. Um procedimento anual

de checagem do sistema desta maneira pode ajudar a prevenir

problemas e aquecimento nos condutores;

Medidor Magnético de Gauss: Pode ser usado para medição de força

de campo magnético, no que diz respeito ao indutivo acoplado. Os

problemas de ruído relacionado com radiação eletromagnética podem

requerer medição de força de campo nas proximidades sem afetar o

equipamento;

Medidor de Campo Elétrico: Pode ser usado para medir a força do

campo elétrico eletrostático, no que diz respeito ao acoplamento;

70

Page 85: Tcc   qualidade de energia

Medidores de Eletricidade Estática: É um propósito especial dos

aparelhos de medição de eletricidade estática nas proximidades de

equipamento sensível. Descarga eletrostática pode ser uma importante

causa de problemas de qualidade de energia em alguns tipos de

equipamento eletrônico.

Indiferente ao tipo de instrumentação necessária para um teste

particular, um número de fatores importantes devem ser considerados quando

selecionado o instrumento. Alguns dos mais importantes fatores que um

equipamento de medição pode ter incluem:

Número de canais (tensão e/ou corrente);

Temperatura especificada no instrumento;

Marcação no instrumento;

Entrada de tensão nas escalas entre 0 à 600 V;

Requisito de energia;

Capacidade para medição de tensão trifásica;

Entrada de isolação (isolação entre entrada de canais e de cada entrada

para o aterramento);

Capacidade para medição de corrente;

Instrumento com suporte de instalação;

Capacidade de comunicação (modem e sistema de interfaces);

Programa computacional (programação e análise).

A flexibilidade do instrumento é algo importante para medição de

qualidade de energia. A maioria destas funções pode ser desempenhada em

um único instrumento para a garantia de um bom diagnóstico do problema em

estudo, porém poucos instrumentos possuem esta flexibilidade. A seguir são

apresentados alguns equipamentos de medição de qualidade de energia que

apresentam algumas destas funções.

71

Page 86: Tcc   qualidade de energia

4.1.1. Oscilógrafo e Analisador de Energia (CE-

3000)

Este instrumento utiliza um microcomputador e placas de aquisição que

trabalham diretamente no barramento do micro, tornando-se fácil a gravação

dos dados na forma de arquivo diretamente no dispositivo de armazenamento

de dados (HD), evitando assim a utilização de protocolos de comunicação

dedicados e perdas de tempo com a transferência dos dados.

Figura 4.1 – Instrumento CE-3000 [32].

Com a estrutura baseada no uso de um computador a capacidade de

processamento sempre pode ser atualizada, bastando para tal a troca do

micro.

Características técnicas

Freqüência: 0 à 3000 Hz

Entradas analógicas:

04 canais de aquisição de tensão, até 250 VRMS, galvanicamente

isoladas;

04 canais de aquisição de corrente, galvanicamente isoladas,

configuradas para aquisições diretamente de TC’s, até 20 ARMS,

ou através de “clamps”, até 1000 ARMS.

72

Page 87: Tcc   qualidade de energia

Entradas binárias:

08 Entradas binárias, galvanicamante isoladas, configuradas para

registrar atuações de contatos secos ou por tensão CC até 250 V.

Saídas binárias:

02 saídas binárias por contato, sendo 01 NA e 01 NF, para

acionamento ou sinalização de circuitos com correntes até 1A e

tensões até 250 V;

Aquisição de dados:

Interface com notebook via placa DAQCard 6062E da “National

Instrument”, com resolução de 12 bits.

Freqüência de amostragem superior a 6 kHz por canal (104

amostras por ciclo para oscilografia e 128 amostras para análise

de qualidade).

Aquisição ciclo a ciclo para a oscilografia, e a cada 1 segundo ou

mais para análise de qualidade de energia.

Memória: Alocada no HD do micro.

Programas:

Programa de Oscilografia – “Oscil.exe”

Programa de Análise de Qualidade – “Anel.exe”

Precisão:

Tensão: +/- 0,2%;

Corrente: +/- 0,2%.

Dimensão: 280 x 305 x 125 mm.

Alimentação: 85-265 VCA/ 110-330 VCC;

Aplicação

O programa de oscilografia pode ser usado para oscilografar testes em

disjuntores e demais necessidades de gravação de sinais analógicos de

tensão, corrente e sinais digitais de contatos NA/NF ou tensão. Este é de

grande utilidade nas áreas de Qualidade de Energia, Diagnósticos de Sistemas

de Potência e Análise de Processos Industriais, sendo suas principais

aplicações:

73

Page 88: Tcc   qualidade de energia

Monitoramento da qualidade da energia elétrica em sistemas de

distribuição;

Trabalhos de avaliação de perfil de carga;

Análise de desligamentos e falhas causadas por variações nas

características da tensão;

Obtenção da forma de onda de tensão e corrente;

Diagnóstico de um sistema em relação à necessidade de correção do

fator de potência;

O programa computacional de Análise de Qualidade de Energia permite

realizar as seguintes análises:

Distorção harmônica total e individual;

Fluxo de potência harmônica;

Variação da tensão e corrente no tempo;

Potência e consumo no tempo;

Desequilíbrio de tensão.

4.1.2. Analisador de energia MARH – VI

Registrador digital portátil e robusto (figura 4.2), trifásico, programável,

destinado ao registro das tensões, correntes, potências e energia em sistemas

elétricos de geração, consumo e distribuição assim como circuitos de

alimentação de máquinas elétricas em geral. Possui 3 canais de entrada para

tensões e 3 canais para correntes (através de alicates). O mostrador e teclado

possibilitam efetuar a programação diretamente no equipamento. Dotado de

memória interna estática tipo “RAM” e porta serial para leitura dos dados

registrados e programação através do PC local ou via “modem” (opcional). O

programa “ANAWIN” (para “Windows”), fornecido juntamente com o registrador

e sem custo adicional, possibilita a análise dos dados de forma prática e direta

através de gráficos e relatórios.

74

Page 89: Tcc   qualidade de energia

Figura 4.2 – Analisador de energia: MARH – VI [33].

O programa “ANAWIN” permite leitura dos dados registrados na

memória de massa do MARH, além da leitura dos parâmetros programados e

programação do MARH. Visualização “on-line”, na tela do PC, das variáveis em

forma gráfica e numérica (valores RMS atualizados a partir de 1 décimo de

segundo). Visualização “on-line”, na tela do PC, da forma de onda das tensões

e correntes (1 ciclo por segundo, aproximadamente), incluindo análise

harmônica.

Características técnicas

Canais de Entrada:

Tensão: 3 canais (neutro comum): 90 – 300 VRMS direto e de 0 –

999,9 kVRMS, via TP’s;

Corrente: 3 canais: 0 a 999,9 kARMS via alicates;

Alimentação: Tensão CA de 90 a 300 Vca;

Freqüência: 50 ou 60 Hz;

Precisão:

Tensão: 0,5 % fim de escala / 1% típico;

Corrente: 0,5 % fim de escala / 1% típico.

75

Page 90: Tcc   qualidade de energia

Aplicação

Aplicado em estudos da demanda e otimização do uso de energia.

Gráficos e relatórios de tensões, correntes, potências ativas, reativas e

energia ativa.

Simulações para análise de correção do fator de potência.

Análise de desligamentos e falhas causadas por variações nas

características da tensão.

Detecção de fraude em sistemas de distribuição de energia elétrica.

Análises comparativas de custos nos diversos pontos de consumo de

energia.

Determinação da Função Distribuição de Tensão (FDT).

Obtenção de curvas de partida (tensões, correntes, potências, etc.) de

motores.

4.1.3. Multimedidor PowerLogic ION7650

O medidor “PowerLogic” ION 7650 capta ocorrências de até 17 µs, o

produto pode ter suas funções de monitoramento personalizadas. Este é

indicado para qualquer tipo de instalação, desde grandes concessionárias de

energia e indústrias com processos fabris complexos, até empresas de

engenharia.

O medidor pode contar com até cinco portas de comunicação

simultâneas com diferentes protocolos, entre elas a “Ethernet”. Este sistema

proporciona uma alta taxa de amostragem, com até 1024 amostras por ciclo de

tensão, captando rapidamente eventos de até 17 µs de duração. O produto tem

ainda uma memória interna de 10 Mb para armazenamento de dados e

ocorrências.

Além de possuir funções pré-definidas, o ION 7650 pode ser

customizado por meio de diferentes programações, suas configurações podem

ser armazenadas e enviadas para outros medidores, assim como um único

medidor pode receber diversos arquivos, de acordo com a definição do usuário.

76

Page 91: Tcc   qualidade de energia

Figura 4.3 – Multimedidor “PowerLogic” ION 7650 [34].

Características técnicas

Velocidade de atualização de dados: ½ ciclo/s;

Características de tensão de entrada:

Tensão medida: 57 V a 347 V F-N/ 600 V F-F (escala automática);

Escala de medição: 85 a 240 Vca e 110 a 330 Vcc;

Impedância: 5 MΩ/fase (fase – Vref);

Escala da freqüência: 47 a 63 Hz;

Característica da corrente de entrada:

Corrente nominal: 1 A, 2 A, 5 A e 10 A;

Escala de medição: 0,005 – 20 A (Automatica) e 0,001 – 10 A

(Opcional);

Impedância: 0,002 Ω por fase (5 A) e 0,015 Ω por fase (1 A);

Carga: 0,05 VA por fase (5 A) e 0,015 VA por fase (1 A);

Alimentação:

CA: 85 – 240 Vca +/- 10% (47 – 63 Hz);

CC: 110 – 300 Vcc +/- 10%;

Carga:

15 VA a 35 VA (típica);

12 VA a 18 VA (Baixa tensão CC típica);

Entradas/Saídas:

8 entradas digitais (120 Vcc);

3 saídas de relé (250 Vca / 30 Vcc);

4 saídas digitais (estado sólido);

77

Page 92: Tcc   qualidade de energia

Opcional:

8 entradas digitais adicionais;

4 saídas analógicas e/ou 4 entradas analógicas.

Precisão:

Corrente: +/- 0,1%;

Tensão: +/- 0,1%.

Aplicações

Medição ampla da qualidade de energia;

Auditoria de medição de faturamento (cliente livre / cativo);

Monitoramento remoto de equipamentos críticos;

Concentrador de informações de sistema de medição;

Estudo de cargas e otimização do contrato de energia;

Monitoramento em conformidade com a norma EN50160 (ION7650);

Monitoramento e auditoria da qualidade de energia fornecida (ION7650);

Medidor portátil de energia (com alicates vendidos separadamente);

Medição de outros serviços fornecidos por outras utilidades;

Instrumentação de painel.

4.1.4. Analisador de Energia Minipa ET-5060

O analisador de energia Minipa é um instrumento profissional para

análise da qualidade de energia em redes monofásica e trifásica, de acordo

com a categoria III 600 V de segurança, com interface RS-232, medida True

RMS, memória 2 Mbytes, autonomia de registros maior que 10 dias com todos

os parâmetros possíveis, “display” VGA matriz de 320x240 pontos com

iluminação. Realiza medidas de tensão, corrente, potência ativa, reativa e

aparente, energia ativa e reativa, fator de potência, harmônicas, “flicker” e

distúrbios de tensão, com possibilidade de visualização rápida.

78

Page 93: Tcc   qualidade de energia

Figura 4.4 – Analisador ET-5060 [35].

Características Técnicas:

Fonte de Alimentação Externa: Adaptador AC/DC 15 V / 0,8 A;

Tensão:

Faixa: 57 a 480 V em Delta;

Faixa:100 a 830 V em Estrela;

Impedância de Entrada:

Maior que 1 MW (fase-neutro);

Maior que 2 MW (fase-fase);

Distúrbios de Tensão: “Dip” e “Swell”;

Corrente:

Faixas: “Lem Flex” 15 A / 150 A / 3000 A;

Faixas: Garra 10 A / 100 A / 1000 A;

Potência Ativa:

Faixas: 0 ~ 9.999 kW, 99.99 kW, 999.9 kW, 2.490 MW;

Potência Reativa:

Faixas: 0 ~ 9.999 kVAR, 99.99 kVAR, 999.9 kVAR, 2.490 MVAR;

Potência Aparente:

Faixas: 0 ~ 9.999 kVA, 99.99 kVA, 999.9 kVA, 2.490 MVA;

Energia Ativa:

Faixas: 9.999 kWh, 99.99 kWh, 999.9 kWh;

79

Page 94: Tcc   qualidade de energia

Energia Reativa:

Faixas: 9.999 VARh, 99.99 kVARh, 999.9 MVARh;

Harmônicas:

Faixas: 1 ~ 40 h < 50% do valor medido;

Freqüência:

Faixas: 46 Hz ~ 54 Hz, 56 Hz ~ 64 Hz;

Velocidade de Amostragem: 10,24 kHz / 97 µs;

Número de Amostras: 170 por ciclo;

Aplicação: Sistema Monofásico e Trifásico (3 Fios ou 4 Fios);

Memória: 2 MBytes

Precisão:

Tensão: 0,5 % fim de escala;

Corrente: 0,5 % fim de escala.

Aplicação

O analisador modelo ET 5060 é indicado para uso em avaliações de

redes de distribuição elétrica, trifásico, que possibilita o gerenciamento de

energia, estudo e controle de demanda, monitoramento de cargas, detecção de

desequilíbrio de corrente, medição de harmônicas até a quadragésima ordem,

correção do fator de potência e registro de distúrbios de tensão (Queda,

Sobretensão, Interrupção “flicker”). Possui apresentação numérica, forma de

onda, espectro de harmônicas, potência, diagrama de vetores, eventos (“Dip” e

“Swell”), “flicker” e qualidade da energia. Sua memória de 2 MBytes permite o

registro de 64 parâmetros para uma integração de 10 min. Vem acompanhado

de interface RS-232, programa de análise e conjunto de garras de corrente

flexíveis de 3.000 A.

4.1.5. Analisador VEGA 76

O VEGA 76 é um instrumento registrador avançado que efetua análise e

testes em sistemas elétricos monofásicos e trifásicos com ou sem neutro. Este

exibe em tempo real os valores de todas as grandezas elétricas fundamentais

existentes em uma instalação elétrica sob teste (Tensão, Corrente, Potência

ativa, reativa, aparente e etc.) exibe também a direção da forma de onda da

80

Page 95: Tcc   qualidade de energia

tensão e corrente. Sendo possível guardar na memória do instrumento até no

máximo de 64 grandezas e distúrbios de tensão. Utiliza garras flexíveis para

medição de corrente (até 3000A) conectado diretamente sem qualquer

interface. Este instrumento vem acompanhado de um programa que aumenta

suas potencialidades, o qual permite a medição, apresentação e gravação de

valores das harmônicas de tensão e corrente até a 49ª ordem.

Figura 4.5 – Analisador VEGA 76 [36].

Características técnicas

Medição de Tensão AC/DC (Escala automática):

Faixas: 15-310V e 310-600V;

Impedância de entrada: 300kΩ (Fase – Neutro ou fase-fase);

Medição de Corrente AC TRMS:

Faixas (A): 0,005 – 0,26 / 0,26 – 1 (transdutor externo STD e

Clamp FlexEXT);

Faixas (A): 5,0 – 19,99 / 20,00 – 99,99 / 100,0 – 999,9 (transdutor

Clamp FlexINT (1000 A) );

Faixas (A): 15,0 – 99,99 / 100,0 – 270,0 / 270,0 – 999,9 / 1000 –

3000 (transdutor Clamp FlexINT (3000 A));

Potência Ativa (W):

Faixas: 100,0 – 999,9 / 1k – 999,9 k / 1M – 999,9 M;

Potência Reativa (VAr):

Faixas: 100,0 – 999,9 / 1k – 999,9 k / 1M– 999,9 M;

81

Page 96: Tcc   qualidade de energia

Potência Aparente (VA):

Faixas: 100 – 999,9 / 1k – 999,9 k / 1M – 999,9 M;

Energia Ativa (Wh):

Faixas: 100,0 – 999,9 / 1k – 999,9k / 1M – 999,9 M;

Energia Reativa (VArh):

Faixas: 100,0 – 999,9 / 1k – 999,9 k / 1M – 999,9 M;

Fator de Potência (Cosφ):

Faixas: 0,20 - 0,50 / 0,50 – 0.80 / 0,80 – 1,00;

Instrumento ajustado em 60Hz:

Faixa: 57 – 63,6;

Medição de Harmônicas:

Faixas: DC – 25h / 26h – 33h / 34 – 49h.

Precisão:

Corrente: +/- 0,5% + 8,5 mA

Tensão: +/- 1,0% + 2 dígitos.

Aplicação

O analisador de energia VEGA 76 é indicado para uso em avaliações de

redes de distribuição elétrica, monofásico e trifásico com ou sem neutro, que

possibilita o gerenciamento de energia, estudo e controle de demanda,

monitoramento de cargas, detecção de desequilíbrio de corrente, medição de

harmônicas até a 49ª ordem, correção do fator de potência e registro de

distúrbios de tensão. Este instrumento possui as seguintes funções:

Medição de tensão “TRUE RMS” F-N e F-F. até 600 V AC;

Medição de corrente “TRUE RMS” de cada fase. Até 3000 A;

Potência ativa, reativa e aparente de cada fase e total;

Fator de potência de cada fase e total;

Energia Ativa e reativa para cada fase e total;

Freqüência;

Registro com integração selecionável de 5 segundos até 60 minutos;

Análise das harmônicas de tensão e corrente até 49ª componente, THD;

Registro das anomalias de tensão (sags, swells, breaks, etc.);

Interface RS-232;

82

Page 97: Tcc   qualidade de energia

Programa padrão “Windows”.

Os analisadores da qualidade de energia elétrica são a base de qualquer

sistema de monitoração de qualidade de energia e devem cumprir requisitos

específicos para o correto monitoramento. Medidores convencionais baseados

na freqüência 60 Hz, não são aplicáveis em circuitos com cargas não lineares.

Para a obtenção dos benefícios esperados por um sistema de monitoramento,

devem ser atendidos os seguintes pontos:

Medições RMS verdadeiras incluindo até pelo menos a 50ª harmônica,

onde é interessante realizar a comparação entre os valores RMS

verdadeiro versus fundamental;

Inclusão de novas grandezas - medidas que tradicionalmente não eram

especificadas e utilizadas nas instalações elétricas, como distorção

harmônica, potência de distorção harmônica, fator K, fator de crista,

flutuação de tensão e desequilíbrios de tensão e corrente, devem ser

considerados para efeito da inspeção de recebimento da energia

elétrica;

Excelente precisão mesmo para condições de alta distorção harmônica

– imprescindível para realização de medições de energia para

faturamento e rateio de custos tanto para as concessionárias como para

as indústrias. Na seção seguinte será apresentado um tipo de sistema

de monitoração da QEE.

Considerações finais

Entre os equipamentos de medição da QEE estão os Registradores

Digitais de Pertubação, os quais agregam diversas funções adicionais entre as

quais está análise em campo ou em tempo “on line” através de um “software”.

Entre os exemplos de Registrador Digital de Perturbação estão os modelos

RQE III e o RP-IV da Reason [37], muito utilizados em linhas de transmissão

devido sua alta capacidade de processamento e aquisição de dados em campo

sem ser necessário retirar o “rack” do painel, além de manter os circuitos

energizados.

83

Page 98: Tcc   qualidade de energia

4.2.Sistema de Monitoramento

Um Sistema de Monitoramento da Qualidade de Energia Elétrica

(SMQEE) deve centralizar e estruturar adequadamente as informações

provenientes de vários pontos da instalação elétrica, obtendo-se informações

relevantes exatamente no instante em que os problemas ocorrem. Este sistema

deve ser formado por dispositivos eletrônicos inteligentes (IED’s) distribuídos

ao longo dos circuitos elétricos desde a alta até a baixa tensão, localizados em

pontos estratégicos. Tais dispositivos devem possuir alta capacidade de

processamento dos dados para satisfazer as exigências funcionais do sistema.

Este sistema deve compor vários dispositivos eletrônicos inteligentes

(IED’s), uma ou várias estações de trabalho remotas (microcomputadores),

programa computacional amigável e rede de comunicação. Sendo necessário

centralizar e estruturar as informações para que se possa interpretá-las com

relativa facilidade, em um sistema voltado para monitorar a qualidade da

energia. Desta maneira, é possível detectar e registrar ocorrências de

fenômenos de QEE tanto na rede da concessionária, quanto no próprio sistema

do usuário. Assim como, monitorar adequadamente o perfil de carga de um

determinado alimentador e sua participação no pico de demanda máxima,

registrar medições do consumo de energia de vários circuitos, bem como obter

tabelas de medidas de diversos tipos de grandezas elétricas para cada ponto

de interesse.

O SMQEE apresentado neste item serve de modelo para aquisição,

processamento e a disponibilização de informações relativas à qualidade de

energia. Os dados obtidos neste sistema de monitoramento são transmitidos

para um servidor de comunicação, formando uma massa de dados que é

processada e inserida em um Banco de Dados de Qualidade da Energia

Elétrica.

A partir da formação da base de dados, diversos mecanismos de

recuperação de dados são utilizados, a fim de filtrar informações, acelerando o

processo de análise da informação referente à QEE. Dentre os aplicativos que

compartilham a base de dados formada, destacam-se um sistema de cálculo

84

Page 99: Tcc   qualidade de energia

estocástico de afundamentos de tensão, um sistema especialista de QEE e

uma metodologia composta, basicamente, pela aquisição das informações dos

pontos de medição, pela verificação da compatibilidade e coerência dessas

informações e por tratamentos estatísticos das mesmas.

4.2.1. Descrição física do sistema

O gerenciamento da qualidade da energia elétrica requer o

monitoramento em pontos do sistema elétrico fisicamente distante.

Equipamentos monitores de QEE, monitorando os distúrbios de energia,

podem registrar uma grande quantidade de dados diariamente. Estes

equipamentos, geralmente, executam um pré-tratamento dos dados, a fim de

reduzir a quantidade de dados registrados. Os resultados do pré-tratamento

estatístico permitem fazer diagnósticos de avaliação da qualidade de energia

dos fenômenos englobados pelo sistema através de uma série de relatórios de

saída padronizados, agrupando as informações dos indicadores calculados, e

realizando agregações temporais e espaciais por meio de procedimentos que

possibilitam obter indicadores em concordância com a filosofia adotada pelo

[38].

O sistema em questão tem como importante característica a utilização

de diferentes técnicas de tratamento de dados. Sendo assim, verifica-se a

necessidade de registrar os dados sob um formato consistente que contemple

a diferentes protocolos de medição. Para atender a esta característica, com

fortes requisitos de transmissão de dados, definiu-se a topologia do sistema.

4.2.2. Topologia do sistema

Em uma visão macro da topologia, uma célula da rede é composta por

estações remotas (equipamentos de monitoramento) interligadas a uma

estação central formando uma topologia física conhecida como estrela (figuras

4.6 e 4.7).

85

Page 100: Tcc   qualidade de energia

Figura 4.6 – Topologia – célula de monitoramento [39].

Figura 4.7 – Detalhamento do núcleo da célula de monitoramento [39].

A comunicação entre o Servidor de Dados e os microcomputadores

clientes (figura 4.8) é feita via rede local. Sistemas servidores de dados que

utilizam redes locais permitem que os servidores interajam com clientes que

fazem solicitações de leitura e atualização de dados em unidades como

arquivos ou páginas.

Figura 4.8 – Topologia – Servidor de dados [39].

86

Page 101: Tcc   qualidade de energia

Esses arquivos podem ser gerados para cada ponto de medição ou para

um conjunto determinado de pontos, permitindo avaliar o comportamento de

uma determinada região específica ou de todo o sistema através de gráficos e

tabelas especificados. Dessa forma, eles constituem fontes de informações

úteis na determinação do desempenho dos pontos de um sistema elétrico

frente a cada um dos fenômenos avaliados, produzindo um diagnóstico preciso

tanto para cada um dos pontos monitorados, bem como para toda a rede

elétrica em análise; auxiliando também na ligação de novos consumidores com

processos industriais sensíveis, na mitigação de problemas oriundos dos

distúrbios provocados pelos fenômenos de qualidade de energia considerada,

e na averiguação da propagação das perturbações e da adequação dos

padrões propostos, fornecendo subsídios para balizar alguma proposta de

normalização dos valores de indicadores esperados para cada fenômeno.

No servidor de dados estão os sistemas SGQEE, SGVTCD e SEQEE:

Sistema de gerenciamento da QEE (SGQEE) - executa o pré-

tratamento dos dados monitorados, inserindo-os na base de dados, que

permite o acesso a todas as informações referentes ao monitoramento e seu

gerenciamento e executa o pós-tratamento dos dados, fornecendo diversos

tipos de relatórios.

Sistema de gerenciamento das VTCD (SGVTCD) - Permite estimar as

taxas de ocorrência das Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD) a

partir do registro oscilográfico e resume-as pelo seu afundamento e duração,

para facilitar a análise das informações.

Sistema especialista de QEE (SEQEE) - utiliza técnicas de inteligência

artificial visando o estabelecimento de tendências e a identificação de padrões

de ocorrência nos dados armazenados. Neste sistema os fenômenos da QEE

(distorção harmônica, desequilíbrio de tensão e de corrente, “flicker” pst e plt,

interrupções e VTCD, em especial os afundamento de tensão) são resumidos

dia a dia por um valor estatístico no qual 95% das amostras estão abaixo deste

valor. Essas amostras são integralizadas a cada 10 minutos, exceto para as

amostras de flicker plt que são integralizadas a cada 2 horas.

87

Page 102: Tcc   qualidade de energia

4.2.3. Metodologia de Medição

A escolha do analisador de energia para realização das medições deve

está relacionada ao tipo de distúrbio a ser investigado, com a finalidade de

configurá-lo adequadamente. A modelagem das cargas deve ser feita, afim de

reproduzir os fenômenos encontrados na prática e mitigá-los por meio de

simulações computacionais (fluxo de carga harmônico). O tempo adequado e

suficiente para análise irá depender do tipo de distúrbio. O tratamento de dados

consome muito tempo, por mais qualificada e eficiente que seja a equipe, por

isso uma estratégia de tratamento de dados é a utilização de técnicas de “Data

Mining”.

O “Data Mining” é um conjunto de técnicas e ferramentas usadas para

identificar padrões (conhecimentos) embutidos em grandes massas de dados.

Não é uma tecnologia nova, mas sim um campo de pesquisa multidisciplinar

que envolve estatísticas, aprendizado de máquina, banco de dados, sistemas

especialistas, técnicas de visualização de dados, computação de alto

desempenho (figura 4.9)

Figura 4.9 – Assuntos envolvidos ao “Data Mining” [40].

Neste item será apresentado um tipo de metodologia. A exemplo da

coleta de dados a leitura será a intervalos de 10 minutos. Os valores de

distorções harmônicas e desequilíbrios de tensão e de corrente deverão ser a

intervalos de leitura de 10 minutos. Além desses parâmetros, o equipamento

88

Page 103: Tcc   qualidade de energia

também deverá registra os valores de flutuação de tensão de curta duração

(Pst) e flutuação de tensão de longa duração (Plt) referentes ao efeito flicker.

Estes registros são trabalhados por um aplicativo que fornece como

resultado, os valores dos indicadores de distorções, desequilíbrios e flicker

diários e semanais com probabilidades de 5%, 50%, 95%, 99% e 100%. Além

destes valores, o programa também disponibiliza os valores máximos dos

indicadores relativos ao período de uma semana, um mês e um ano. Os

indicadores de desempenho dos locais medidos são obtidos para os

fenômenos de desequilíbrios de tensão, distorção harmônica de tensão e efeito

flicker, para um dia e para uma semana.

Quanto à metodologia de medição destes fenômenos, tem-se que, no

caso da VTCD, o monitoramento é contínuo, considerando-se que é aleatória

sua ocorrência e o registro deve ser feito sempre quando este surgir. Já com

relação às distorções harmônicas, a medição é feita periodicamente, conforme

metodologias propostas por padrões nacionais e internacionais, ou

eventualmente, quando determinados componentes harmônicos atingem

valores superiores a limites previamente definidos. Para os demais fenômenos

citados neste item a medição é contínua.

O equipamento necessário para o monitoramento deve atender aos

requisitos do sistema proposto, devendo permitir/possuir, dentre outras, as

seguintes características:

Taxa de amostragem: 128 amostras por ciclo (mínimo).

Número de canais:

Tensão: 4 (3 fases – 1 neutro);

Corrente: 4 (3 fases – 1 neutro).

Precisão:

Tensão: 0,5 % fim de escala / 1% típico;

Corrente: 0,5 % fim de escala / 1% típico.

Resolução: 14 bits.

Ativação de Registro:

Registros contínuos: de Harmônicos e valores médios

quadráticos;

89

Page 104: Tcc   qualidade de energia

Registros eventuais (“on trigger”) de VTCD.

Autonomia:

Autonomia de registro mínima para 24 horas de registros

contínuos de ciclos de forma de onda, a 8 ciclos consecutivos a

cada 3 segundos à taxa de amostragem de 128 pontos por ciclo.

Comunicação:

Serial;

Paralela;

Transmissão via linha telefônica comutada.

Interface:

Ajuste do instrumento;

Programação de transmissão;

Ajuste do relógio dos equipamentos (sincronização);

4.2.4. Transmissão de Dados

A capacidade de armazenamento e transmissão de dados dos

equipamentos monitores é dimensionada considerando o número de

equipamentos de uma célula da rede de monitoramento e a expectativa de uma

determinada taxa de registro de dados.

Tipicamente, vários instrumentos devem compor uma célula de

monitoramento (figuras 4.6 e 4.7), sendo radialmente conectados a uma

máquina central, que deve gerir a comunicação da célula. A conexão dos

equipamentos à máquina central utiliza uma linha telefônica comutada,

disponível nos pontos de monitoramento.

Para uma estimativa da quantidade de bytes/hora gerados por

equipamento de monitoramento, consideram-se as metodologias de medição

de harmônicos, propostas em padrões nacionais e internacionais. A quantidade

de dados gerados das medições de harmônicos determina os requisitos de

transmissão de dados, pois é muito superior à quantidade de dados relativa às

VTCD.

Considerando o registro dos dados referentes à medição de harmônicos,

para um equipamento monitor, com oito canais de medição, durante uma hora,

90

Page 105: Tcc   qualidade de energia

registrando oito ciclos por segundo e ainda considerando quatro bytes para

cada amostra e quatro bytes para uma estampa de tempo (descrição da

data/hora inicial de cada ciclo) tem-se:

(128 amostras× 4 bytes ) ×8 ciclos ×3600seg×8 canais +

(4 bytes (estampa de tempo)×3600 amostras )

≅117,98 Mbytes/hora (4.1)

A definição da tecnologia de transmissão a ser utilizada é função do

número de equipamentos monitores em cada célula de monitoramento e da

especificação do servidor de comunicação, mais especificamente do número

de canais de comunicação neste servidor.

4.2.5. Sistema de Gerenciamento

O sistema de gerenciamento deve ser capaz de suportar uma

quantidade ilimitada de estações de trabalho (microcomputadores) e utilizar

uma LAN (“Local Area Network”) ou WAN (“Wide Area Network”) de alta

velocidade. Cada plataforma computacional conectada a LAN / WAN deverá ter

igual acesso às informações fornecidas pelos IED’s ao longo da instalação,

para se obter de forma centralizada os valores de medição das grandezas

elétricas, registro de eventos e de dados analógicos, alarmes, visualização das

formas de onda, etc.

Cada estação de trabalho deverá ser independente das outras, com seu

próprio programa, de forma a permitir que os usuários recolham as informações

de acordo com suas necessidades. Deve ser possível operar em um ambiente

Cliente / Servidor de forma a permitir repartição dos dados e sua visualização

em qualquer plataforma computacional da rede, onde cada um possa ter

acesso a todas informações existentes nos IED’s. A tela de uma típica IHM

(Interface Homem Máquina) do sistema de gerenciamento deve fornecer a

visualização fácil e prática das grandezas medidas e registradas, divididas de

acordo com classificação da [2].

91

Page 106: Tcc   qualidade de energia

4.3.Análise e apresentação de medições

Conforme já apresentado neste capítulo, os instrumentos de medição de

QEE devem ter capacidade de monitoramento contínuo de fenômenos. Para

tanto, é imprescindível que haja recursos de visualização de formas de onda e

gráficos para análise dos problemas. Estas podem ser solicitadas pelo

operador de um SMQEE (via programa computacional aplicativo) ou em

resposta a uma condição de alarme detectada pelo próprio instrumento de

medição ou ainda por um disparo externo. Neste item serão apresentados

alguns exemplos de diferentes instrumentos de medição e programas, assim

como as análises dos mesmos.

A figura 4.10 mostra o gráfico gerado por um multimedidor (equipamento

de medição de QEE) durante um afundamento de tensão monofásico

monitorado. São mostradas as tensões e correntes nas três fases, desta

maneira é possível notar que o afundamento em questão ocasionou o

desligamento da carga, pois as correntes foram à zero.

Figura 4.10– Afundamento de tensão registrado por um medidor nas 3 fases

[38].

O usuário pode definir o número de ciclos a serem armazenados antes e

depois do disparo e o multimedidor deve ser capaz de enviar através da rede

de comunicação para a estação central, para posterior análise. Em relação à

variação de tensão de curta duração, deve-se capturar e registrar formas de

onda de pelo menos 60 ciclos com resolução de 64 amostras por ciclo

simultaneamente em todos os canais de corrente e tensão.

92

Page 107: Tcc   qualidade de energia

Figura 4.11 – Interrupção de tensão registrada por um programa de QEE [41].

Figura 4.12 – Sobretensão registrado por um programa de QEE [41].

As magnitudes em RMS de cada canal são continuamente monitoradas

e assim utilizadas para detectar estas condições de VTCD como os “Sag” e

“Swell”.

Na figura 4.13 são apresentados os resultados e análises das medições

do desequilíbrio de tensão em regime permanente feitas no período de

monitoramento de uma subestação. Nesta é ilustrado o histograma com

distribuições aproximadamente normais e valores máximos abaixo de 2% como

pode ser observado.

93

Page 108: Tcc   qualidade de energia

Figura 4.13 – Espectro de desequilíbrio de tensão de uma subestação [8].

Na Figura 4.14 é apresentado um exemplo do ambiente gráfico de um

programa de monitoramento que tem como principais objetivos, dar ordem ao

módulo microcontrolador para iniciar a aquisição de dados a cada 2,5s (este

tempo pode ser alterado), determinar e apresentar os valores de tensão,

corrente, potência ativa, fator de potência, fatores de pico de tensão e da

corrente e taxas de distorção harmônica.

Figura 4.14 – Ambiente gráfico do programa [42].

A seguir (figura 4.15 e figura 4.16) serão apresentados as formas de

onda e os espectros harmônicos da tensão e corrente registradas pelo

94

Page 109: Tcc   qualidade de energia

programa, para o ensaio de um motor de indução em vazio através de um

autotransformador, para permitir um arranque suave regulando assim a

velocidade e a corrente.

Figura 4.15 – Distorção harmônica registrada no motor de indução a vazio [42].

Figura 4.16 – Espectros harmônicos da tensão e da corrente obtidos para o

motor a vazio [42].

A figura 4.17 ilustra um caso de Distorção Harmônica Total (DHT) da

tensão e da corrente em uma sala de radiologia.

95

Page 110: Tcc   qualidade de energia

Figura 4.17 – Perfil de DHT de tensão e corrente por fase no transformador do

setor de radiologia de um hospital [30].

Tais fenômenos têm se tornado cada vez mais freqüentes em

instalações elétricas de plantas industriais. Assim, é possível diagnosticar

problemas nos equipamentos, identificar áreas vulneráveis e finalmente tomar

ações corretivas.

Ademais, após uma interrupção ou desligamento do sistema de energia

elétrica, seria extremamente difícil determinar as causas do distúrbio,

principalmente se forem originadas em circuitos remotos (outros pontos da

instalação ou na rede da concessionária – figura 4.18), sem a existência de um

SMQEE.

Figura 4.18– Afundamento de tensão em uma Indústria (ponto B) [43].

96

Page 111: Tcc   qualidade de energia

A capacidade de monitoramento de distúrbios dos multimedidores pode

ser usada para [43]:

Identificar interrupções, afundamentos e elevações de tensão,

subtensões e sobretensões para posterior avaliação;

Comparar a sensibilidade de equipamentos instalados no sistema de

energia com as referidas normas;

Distinguir entre falha de um equipamento e problemas no sistema

elétrico;

Diagnosticar eventos misteriosos, tais como, falhas em equipamentos,

desligamento de contatores, etc.

Auxiliar na determinação da causa do problema (usuário ou

concessionária);

Desenvolver soluções para os problemas de sensibilidade de tensão;

Distinguir precisamente uma condição de interrupção da energia de uma

condição de afundamento de tensão;

Fornecer dados na especificação de equipamentos;

Discutir a filosofia dos ajustes das proteções da concessionária;

Justificar aquisição de equipamentos condicionadores de energia.

O SMQEE completo deve ser composto por conjuntos de dispositivos

eletrônicos inteligentes e não apenas de multimedidores. A combinação dos

multimedidores com os IED’s do sistema permite o monitoramento de todos os

pontos do mesmo.

A integração de medidores e relés de proteção permite associar algumas

perturbações com a atuação do sistema de proteção. Por exemplo, é possível

associar um afundamento de tensão devido a um curto-circuito na rede da

concessionária com a queima de um motor na baixa tensão, caso tenham

ocorrido no mesmo instante de tempo.

Os relés de proteção também possuem funções de monitoramento de

grandezas e particularidades específicas para cada equipamento, contribuindo

assim para o monitoramento da QEE do sistema.

97

Page 112: Tcc   qualidade de energia

Por exemplo, para a proteção de alimentadores em geral, o relé é capaz

de realizar o monitoramento do sistema de alimentação auxiliar CC, fornecendo

alarme para subtensão ou sobretensão CC. Também monitora o disjuntor,

verificando o desgaste dos contatos por pólo, bem como as bobinas deste

equipamento.

Para um transformador de potência, admite-se que o próprio relé

diferencial também realize monitoramento térmico, monitore o fator de

envelhecimento e perda de vida útil do transformador.

Para um motor de indução trifásico, um relé de proteção avançado pode

agregar funções indiretamente relacionadas à QEE como, por exemplo,

relatórios de tendências incluindo capacidade térmica, perfil de carga, tensão

média e recursos de oscilografia. Para geradores, o relé realiza o

monitoramento térmico.

A tabela 4.1 mostra um resumo com os tipos de IED’s que auxiliam no

monitoramento dos principais problemas que envolvem QEE nos equipamentos

dos sistemas elétricos.

Tabela 4.1 – Resumo dos fenômenos e equipamentos com os respectivos

responsáveis pelo monitoramento [38].

Distúrbio / Equipamento Monitorado IED responsável pelo monitoramento

VTCD – Variação de Tensão de Curta Duração Multimedidor

VTLD – Variações de Tensão de Longa Duração Multimedidor

Grandezas em Regime Permanente Multimedidor

Circuitos secundários dos TP’s e TC’s Relés de proteção/Multimedidor

Transformadores, Disjuntores, Motores, Geradores Relés de proteção/Multimedidor

Serviços auxiliares:

Banco de baterias, retificador, trafo auxiliar

Relés de proteção

Processador I/O

Cálculo e integralização dos Índices de QEE

(Conforme ANEEL):

DHT, flicker, Desequilíbrio, etc.

Multimedidor/Plataformas Computacionais IHM

Outro importante IED de um SMQEE é a plataforma computacional

central, na qual se realiza concentração, cálculos e manipulação dos dados de

todos IED’s do sistema. Esta plataforma é responsável também pela interface

com o programa computacional aplicativo do SMQEE.

98

Page 113: Tcc   qualidade de energia

Capítulo 5

Programas de Monitoração da

Qualidade de Energia Elétrica

Procure ser um homem de valor, em vez de ser um homem de sucesso.

Albert Einstein

5.1.Experiência Internacional

5.1.1. Experiência Canadense

A “Canadian Electrical Association” - CEA realizou uma pesquisa

durante três anos no Canadá, contando com a participação de 22

concessionárias de energia elétrica em todo o país, representando nove das 10

províncias e um dos dois territórios, totalizando um número de 550 sítios

distribuídos entre consumidores industriais, comerciais e residenciais.

Esperava-se que até o final do programa, 720 locais fossem

monitorados. Cada sítio foi monitorado por um período de 25 dias.

Aproximadamente 10% dos sítios foram monitorados na tensão primária, a fim

de que se obtivesse uma indicação da característica da qualidade de energia

elétrica dos sistemas de distribuição que alimentavam os referidos

consumidores. Os principais objetivos buscados foram: obter uma indicação do

nível da qualidade de energia que existia no Canadá; obter dados relacionados

com a qualidade de energia existente para satisfazer algumas das

necessidades imediatas das concessionárias canadenses; formar uma base de

dados para subsidiar futuras pesquisas de outras concessionárias ou

organizações que por sua vez viessem a usar diferentes protocolos de medição

e metodologia; familiarizar as concessionárias integrantes da CEA com os

Registradores Digitais de Perturbação (RDP) de qualidade de energia elétrica e

com trabalhos de medição e aquisição destes dados.

99

Page 114: Tcc   qualidade de energia

Os RDP básicos de medição foram escolhidos para medir perturbações

transitórias e tensões em regime permanente. Foram usados o BMI 2460 de

dois canais e o BMI 4800 de quatro canais. Não foi possível realizar uma

medição de distorção harmônica contínua com nenhum dos RDP avaliados. O

requisito para esses RDP foi, portanto, reduzido para poucos “instantâneos” de

harmônicos, onde tais aquisições tiveram que ser inicializadas manualmente.

Devido à grande quantidade de dados coletados, e por não ser muito

prática a apresentação das “plotagens” de cada distúrbio de tensão e cada

sumário de tensão diário registrado durante um mês em cada sítio, tornou-se

necessária a implementação de programas especiais para fazer a análise dos

dados registrados pelos diversos RDP. Esses programas fariam um tratamento

estatístico dos dados gravados nos discos, emitindo relatórios de alguns itens

abordados pela qualidade de energia elétrica.

Resultados

A seguir serão apresentados os resultados da pesquisa realizada pela

CEA enfocando as Variações de Tensão de Curta Duração - VTCD em grupos de

consumidores industriais, comerciais e residenciais:

Grupo de Consumidores Industriais

O número médio de VTCD por fase por mês para clientes industriais

monitorados em níveis de tensão de serviço está mostrado na figura 5.1. É

importante notar que um significativo número de sítios (28%) não sofreu VTCD

durante o período de monitoraçao.

100

Page 115: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.1- Porcentagem de sítios versus número médio de VTCD por fase por mês por

sítio em consumidores industriais em níveis de tensão de serviço [8].

O número médio de VTCD por mês por fase por sítio monitorado para os

clientes industriais em níveis de tensão de serviço foi 38. O valor médio tendeu a

subir devido a influência significativa de vários sítios com alta freqüência de

ocorrência de VTCD.

O número médio de VTCD por fase por mês por sítio (aproximadamente

4) para clientes industriais monitorados em níveis de tensão primária é mostrado

na figura 5.2. Do ponto de vista da concessionária de distribuição, um

significativo número de sítios (31%) não sofreu VTCD.

Figura 5.2 - Porcentagem de sítios versus número médio de VTCD por fase por mês por

sítio em consumidores industriais monitorados em nível de tensão primária [8].

A percentagem acumulada dos sítios onde o número de VTCD é menor ou

igual a um valor especificado para monitoraçao primário e secundário dos

clientes está mostrado na figura 5.3.

101

Page 116: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.3 - Porcentagem cumulativa de VTCD versus o número médio de VTCD por

fase por mês por sítio[8].

O número médio de VTCD monitorados em níveis de tensão primárias foi

significativamente maior que aqueles ocorridos em níveis de tensão secundária.

85% dos sítios sofreu uma média de 10 - 20 VTCD para nível de tensão de

utilização e uma média de 5 - 6 VTCD em seu primário, indicando que a origem

da maioria dos VTCD é provavelmente nos níveis de tensão de utilização para

consumidores industriais. Baseado-se nesses valores médios, observou-se

claramente, que o número de VTCD ocorridos nas instalações industriais é

significativamente maior (38 comparado com a média de 4 VTCD por mês

por fase) que os ocorridos na alimentação primária desses consumidores.

Grupo de Clientes Comerciais

O número médio de VTCD por fase por mês para consumidores

comerciais monitorados em 120/208 V e 347/600 V é mostrado nas figura 5.4 e

figura 5.5, respectivamente. É importante notar que um número significativo de

sítios comerciais não sofreu VTCD durante o período de monitoração

(aproximadamente 23% para os sítios monitorados em 120/208 V e 28% para os

sítios monitorados em 347/600 V). Os sítios comerciais monitorados em

120/208V tiveram mais sítios com uma alta freqüência de VTCD que os sítios

comerciais monitorados em 347/600 V.

102

Page 117: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.4 - Porcentagem de sítios versus número médio de VTCD por fase por mês por

sítio em 120/208 V [8].

Figura 5.5 - Porcentagem de sítios versus número médio de VTCD por fase por mês por

sítio em 347/600 V [8].

O número médio de VTCD por fase por mês por sítio para clientes

comerciais monitorados no nível de tensão primária está mostrado na figura

5.6. Do ponto de vista da concessionária de distribuição, um número

significativo de sítios (aproximadamente 31%) não sofreu VTCD no seu

primário durante a monitoração.

103

Page 118: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.6 - Porcentagem de sítios versus número médio de VTCD por fase por mês

por sítio em consumidores comerciais monitorados no nível de tensão primária [8].

A percentagem acumulada de sítios onde o número de VTCD é menor ou

igual ao valor especificado para o primário e secundário em clientes comerciais

monitorados está mostrada na figura 5.7.

Figura 5.7 - Porcentagem cumulativa de VTCD versus o número médio VTCD por fase

por mês por sítio [8].

O número médio de VTCD monitorados na tensão de utilização de

120/208 V foi maior que os ocorridos no primário (70% de sítios sofreu 2-3

VTCD no seu secundário e apenas 1-2 VTCD, no seu primário). É importante

notar que a monitoração do primário e do secundário foram conduzidas

independentemente e não houve simultaneidade.

104

Page 119: Tcc   qualidade de energia

Variação de Tensão de Curta Duração

Incidente

A Variação de Tensão de Curta Duração Incidente foi definida nesta

pesquisa, como a ocorrência de uma VTCD em uma ou mais fases dentro de

um intervalo bem pequeno, por exemplo, um segundo. O número de VTCD

seria igual ao número de fases que experimentaram um VTCD. Existem várias

maneiras de apresentar estatísticas de VTCD de um sítio, algumas delas

podem levar a uma grande confusão.

Na tabela 5.1 estão apresentados os resultados de um caso real

estudado durante a pesquisa que ilustra o conceito de VTCD incidente e sua

correlação com o número total de VTCD ocorrido. Neste estudo verificou-se

que quando o nível de tensão ficava abaixo de 90% do valor base para uma

planta particular por mais de 0.1 s em uma ou mais fases, as plantas com

controle automático sofriam interrupção. Foi feito um acompanhamento da

planta por um período de um mês.

Tabela 5.1: Resultados de um caso real para ilustrar o conceito de VTCD incidente [8].

Incidência VTCD Dia Tempo Fase Tensão (%) Duração

11 11

01:17:23:66

3 81 3.00 E-01

2 1101:17:23:7

22 74 3.00 E-01

2 3 1120:14:38:6

32 90 1.00 E-01

3 4 1215:13:12:0

01 92 1.00 E-01

45 13

21:53:21:46

2 88 2.00 E-01

6 1321:53:21:4

93 89 1.00 E-01

57 14

23:38:38:14

1 89 2.00 E-01

8 1423:38:38:1

52 90 1.00 E-01

6 9 1401:19:13:0

11 90 2.00 E-01

7 10 14 02:04:09:78

1 89 2.00 E-01

105

Page 120: Tcc   qualidade de energia

11 1402:04:09:9

62 90 1.00 E-01

12 1402:04:09:8

73 91 1.00 E-01

Embora tenha havido o registro de 17 VTCD durante o mês de

monitoração, os reponsáveis pela planta afirmaram que esse valor foi muito

alto. Pode-se concluir que há uma necessidade de se definir melhor a incidência

de VTCD em um sítio, devido a dificuldade na interpretação do número total de

VTCD.

As VTCD podem ocorrer em combinações, dentro de um pequeno

intervalo de tempo. Para um sistema trifásico, existem sete combinações de

VTCD possíveis, ou seja: na fase 1, fase 2, fase 3, em ambas fases 1 e 2, em

ambas fases 2 e 3, em ambas fases 3 e 1, e em todas as fases. Se uma VTCD

ocorre em duas ou mais fases quase simultaneamente, então o número total

de VTCD ocorrido seria igual ao número de fases afetadas, mas o número de

VTCD incidente seria um.

Como pode ser visto na tabela 5.1, oito VTCD interromperam a planta

com controle automático, ou seja os VTCD números 1, 2 ,5, 6, 7, 10,13 e 16.

Entretanto, no relatório de saídas por mês da planta foram registradas apenas

cinco saídas. Isto foi devido a que quando duas ou mais VTCD com

características que possam interromper o sistema ocorreram dentro de um

pequeno intervalo de tempo, apenas uma interrupção foi verificada na planta.

O programa de monitoração apresentou a seguinte estatística de VTCD

para um mês:

Número total de VTCD = 17;

Número total de VTCD por fase =5,67;

Número total de VTCD incidente = 9 (assumindo a VTCD na fase

ocorrendo dentro de 1 s);

Número total de VTCD capazes de gerar interrupções = 8;

Número total de VTCD incidentes capazes de gerar interrupções = 5

(número de saídas da planta);

Verificou-se também que existe uma pequena correlação entre o número

total de VTCD registrados em um sítio e o número total de VTCD de tensão

106

Page 121: Tcc   qualidade de energia

incidente. Por exemplo, se 10 - 12 VTCD ocorrem em um sítio, então 50% ou

60% ou 73% ou 82% ou 100% dessas VTCD resultaram em VTCD de tensão

incidentes.

Frequência de VTCD em Fases Individual e

Múltiplas

Um interessante questionamento levantado durante a pesquisa realizada

pela CEA foi se uma determinada fase é mais sujeita a VTCD de tensão que as

outras, ou se há uma incidência distribuída uniformemente. Por exemplo, foi

verificado que muitos dos equipamentos que sofriam um significativo número

de interrupções, após serem remanejados para outras fases, ficavam menos

susceptíveis a VTCD.

Verificou-se também que, para determinados sítios, a ocorrência de

múltiplas VTCD, particularmente em duas fases, pareceram ser o modo

dominante de incidência enquanto que em outros houve uma maior

susceptibilidade a VTCD monofásicos. Portanto, cada sítio exibiu um padrão

único de VTCD. Logo, pode-se concluir que a ocorrência de VTCD em geral não

é uniformemente distribuída, e o número médio de VTCD pode ser enganoso

quando as estimativas são baseadas em um curto período de monitoramento.

5.1.2. Experiência Americana

Nos Estados Unidos, devido ao crescente interesse por parte das

concessionárias e consumidores de energia elétrica, o “Electric Power

Research Institute- EPRI” conduziu, em 1992, uma pesquisa (“EPRI Research

Project 3098-1, An Assessment of Distribution Power Quality”), a fim de avaliar

a qualidade de energia em alimentadores de distribuição de diversas

concessionárias de energia elétrica americanas.

107

Page 122: Tcc   qualidade de energia

A pesquisa foi realizada em um período de dois anos. Para tanto foram

monitorados 300 sítios em 100 alimentadores distribuídos entre as 24

concessionárias associadas ao EPRI, em diferentes localizações agregando,

assim, prática operacional bem diversificada ao estudo.

Os principais objetivos buscados na pesquisa foram: efetuar

monitoramento e simulação de fenômenos relacionados com qualidade de

energia em sistemas de distribuição; avaliar a qualidade de energia em

alimentadores de distribuição; criar uma base de dados com validade

estatística de vários fenômenos relacionados com a qualidade de energia

elétrica em sistemas de distribuição; comparar os resultados obtidos com

dados anteriores.

O Registrador Digital de Perturbação (RDP) escolhido para realizar a

captura dos fenômenos exigidos para execução do projeto foi “PQ Node”.

Resultados

Monitoração de Harmônicos

Os RDP foram ajustados para capturar tensões e correntes trifásicas

em estado permanente a cada meia hora. A figura 5.8 mostra um histograma

de uma amostra com mil medições de DHT de tensão, feitas em um VTCD

durante três semanas.

Figura 5.8 - Histograma da DHTV de umas três semanas de monitoração [8].

108

Page 123: Tcc   qualidade de energia

Monitoração de VTCD

A figura 5.9 mostra o histograma das interrupções e a taxa de VTCD que

foram registradas pelos instrumentos instalados pelo EPRI para o

desenvolvimento da pesquisa. Neste histograma estão representados apenas os

afundamentos momentâneos de tensão; as elevações momentâneas de tensão

não foram consideradas.

Figura 5.9 - Histograma das interrupções e o total de VTCD [8].

Com relação a monitoração de VTCD, as principais conclusões foram:

A maioria dos VTCD tiveram uma magnitude de cerca de 80% e

duração de 4-10 ciclos;

Cerca de 42% de todos VTCD medidos ocorreram fora da tolerância

CBEMA;

Descargas atmosféricas em alimentadores parece ter sido a mais

importante causa de VTCD;

O comprimento dos alimentadores tiveram pouca correlação com a taxa

de incidência de VTCD de tensão em um dado ponto no alimentador;

Outras Constatações

Algumas constatações foram feitas com relação a eventos individuais

que começam a se tornar relevantes no que diz respeito a qualidade de energia

elétrica. Um deles é o chaveamento de banco de capacitores, uma operação

comum que ocorre diariamente em muitos sistemas de distribuições.

109

Page 124: Tcc   qualidade de energia

Este tipo de operação causa uma oscilação que normalmente não afeta

os equipamentos anexados ao sistema de potência. Contudo, o fato das cargas

tornarem-se cada vez mais sensíveis, a má operação destas pode tornar-se

mais comum, principalmente em sistemas industriais, os quais possuem

capacitores aplicados na correção de fator de potência. Uma extensão do

projeto “EPRI Research Project 3098-1” planejava incluir monitoramento no lado

do clientes que permitirá a observação desse fenômeno.

Outro evento considerado na pesquisa e que ocorre em sistemas de

potência com muita regularidade, embora não intencionalmente, são as faltas.

As faltas têm muitas causas tais como descargas atmosféricas, queda de

galhos de árvores, atividade de animais, falha de equipamentos, etc. A

maioria das faltas são monofásicas e transitórias.

Durante a ocorrência da falta verifica-se uma queda na tensão do

alimentador. Isto é seguido pela perda completa da tensão no alimentador

devido a atuação de um dispositivo de proteçao como resultado da falta. A tensão

nos alimentadores paralelos voltam ao normal após o dispositivo de proteçao

eliminar a falta. Se a falta for temporária, e religadores são usados na proteção, o

alimentador sob falta será restabelecido após o religamento.

Com relação a atuação dos dispositivos de proteçao aplicados na

distribuição, foram verificados três grupos principais de durações para VTCD, que

são 2 - 4, 30 e 120 ciclos que podem ser vistos na figura 5.10. O grupo de

duração de 2 - 4 ciclos é representativo de dispositivos de proteçao, usados

em sistemas de distribuição que têm seus tempos de atuação dessa ordem, já

que esses dispositivos são ajustados para eliminar a falta tão rápido quanto

possível.

110

Page 125: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.10 - Histograma das durações dos VTCD e “swells” [8].

O grupo de duração de 30 ciclos foi verificado em alimentadores que

possuíam religadores. Se uma falta acontecer, a tensão irá para zero após o

disjuntor abrir e então será religado. O tempo mais rápido para estes

dispositivos é cerca de 30 ciclos. Alguns dos alimentadores devido a

coordenação da proteçao o retardo de “trip” são tipicamente ajustado para 0,5

segundos, resultando em distúrbios registrados com duração de cerca de 30

ciclos.

Com relação a fenômenos de alta frequência o “PQNode” foi usado para

detectar transientes induzidos por descargas atmosféricas nos sistemas de

distribuição. A precisão das medidas de alta freqüência foi colocada sob

suspeita devido às características dos transdutores usados.

5.1.3. Experiência Espanhola

Na Espanha, a IBERDROLA, juntamente com o Departamento de

Engenharia Elétrica da Universidade Politécnica de Valência, iniciou em 1990,

um projeto denominado “Estudo das interrupções de curta duração da rede

espanhola e métodos para minimizar seus efeitos” [8]. O projeto pretendia

encontrar e analisar as causas das perturbações e também definir áreas

geográficas e setores relevantes do mercado no que diz respeito à qualidade

de energia elétrica, para posteriores e mais amplas pesquisas.

O principal objetivo buscado no projeto foi o desenvolvimento de

métodos que permitissem uma redução das perdas financeiras, técnicas e

111

Page 126: Tcc   qualidade de energia

sociais imposta às distribuidoras e aos usuários, causadas por fornecimento de

energia elétrica com qualidade inadequada.

Inicialmente o projeto foi desenvolvido em uma região industrializada,

onde predominavam indústrias de cerâmica, embora outras atividades fossem

abordadas no projeto, tais como, indústria química, indústria de papel e

hospitais. Outras atividades seriam contempladas em fases posteriores do

projeto.

Após uma fase de testes em laboratório, que permitiu a reprodução e

registro de diferentes perturbações, a fim de que fossem comparadas com os

registros dos RDP sob teste, chegou-se à conclusão de que os RDP mais

apropriados para o projeto seriam os RDP “Dranetz” (modelos 657 e 658) e

BMI (modelos 8800 e “PQ Node”).

Resultados

Na fase preliminar do projeto foram visitadas 71 indústrias de diferentes

atividades, verificando-se problemas causados pela incidência de subtensões

os quais a seguir são enumerados por setor produtivo:

Indústrias de cerâmica

As perturbações causavam o desligamento do “queimador” resultando

em perda de produção e perda de tempo de aproximadamente meia hora para

o restabelecimento dos processos normais. Com o resultado da inspeção visual

detectou-se possíveis elementos perturbadores tais como: moinhos, motores de

prensas, motores de velocidade variáveis alimentados por conversores

eletrônicos de freqüência, ligação abrupta de carga, bancos de capacitores,

aterramentos defeituosos e cargas desbalanceadas.

Fábrica de esmalte e pigmento

112

Page 127: Tcc   qualidade de energia

As perturbações provocavam a desconexão do queimador implicando

na perda da qualidade do produto. Foram também observadas partidas e

inversões repetitivas nos processos de trituração, os quais produziam picos de

corrente e subtensões transitórias.

Fábricas de piso e revestimentos

Verificou-se, além da abertura da válvula elétrica principal e

subsequente parada do queimador, a parada dos ventiladores de exaustão e da

série de rolos, com conseqüência imediata de perda na qualidade do produto.

Fábrica de essências aromáticas

Verificou-se a possibilidade de alto risco de explosão devido às paradas

aleatórias.

Tecelagem e fábricas de meias

As perturbações provocavam a parada do processo que utilizava

diferentes níveis de automação com emprego de CLPs, mal funcionamento do

acionamento eletrônico de velocidade variável para máquinas de corrente

contínua e conversores de freqüência para máquinas assíncronas, e ainda

produziam a parada de várias máquinas provocando perda de controle e

rompimento de fio.

Fiação e tingimento de algodão

Quebra do fio durante a fiação. Durante o tingimento, as paradas

indesejáveis causavam uma exposição excessiva a soda cáustica e às tinturas,

implicando na perda da qualidade do produto. Com o resultado da inspeção

visual detectou-se possíveis elementos perturbadores tais como: compressores

de ar, acionamento eletrônico de máquinas de corrente contínua e conversores

de frequência.

113

Page 128: Tcc   qualidade de energia

Indústrias de papel

Muitas perturbações causavam atuações das proteções principalmente

em indústrias que utilizavam cogeração. No caso de indústria sem cogeração,

verificou-se uma grande incidência de paradas nos rolos acionados por controle

eletrônico. Com o resultado da inspeção visual foram detectados possíveis

elementos perturbadores tais como: acionamentos de máquinas com

corrente de partidas muito altas, cargas não lineares como retificadores e

conversores de freqüência, manutenção inadequada dos aterramentos e cargas

desbalanceadas.

Indústria de plástico

Parada das injetoras devido ao controle automático e os acionamentos e

ajustes eletrônicos das máquinas de corrente contínua.

Indústria de móveis

Perda de qualidade devido a interrupções na fase de colagem e de

envernizamento.

Materiais de construção

As perturbações provocavam paradas durante a moagem provocando a

perda da batelada. Adicionalmente, verificou-se parada no controle eletrônico

do processo implicando na perda da qualidade final do produto.

Hospitais

Encontrou-se erros em resultados de exames clínicos feitos com

equipamentos de alta tecnologia.

5.2.Experiência Nacional

114

Page 129: Tcc   qualidade de energia

5.2.1. Programa de Monitoração da COELCE

A COELCE, assumindo posição de vanguarda no setor elétrico nacional,

desde 1996, juntamente com outras empresas e instituições de pesquisa, tem

desenvolvido atividades de investigação da Qualidade de Energia Elétrica em

sua área de concessão.

Buscando uma maior segurança no atendimento às exigências da [13], a

COELCE prioriza o desenvolvimento de projetos voltados para a melhoria da

qualidade da energia fornecida aos seus clientes, que ao longo dos anos vem

mudando sensivelmente o seu perfil de consumo e necessidade por energia

mais limpa e ininterrupta. A alteração do perfil das cargas industriais,

comerciais e até residenciais, que agora contém componentes eletrônicos,

contribuem para o aumento da poluição do sistema elétrico, pois injetam

harmônicos no sistema, tornando necessário o acompanhamento da evolução

deste fenômeno e a proposição de ações corretivas e preventivas.

Devido ao impacto deste tema no principal produto fornecido pela

COELCE, o desenvolvimento de tecnologias para a melhoria da qualidade e

confiabilidade no fornecimento de energia elétrica recebe atenção especial nos

investimentos em pesquisa e desenvolvimento (P&D) e no programa de

monitoração.

Metodologia de Análise

O programa da COELCE é composto por RDP do tipo ACM 3720 do

fabricante canadense “Power Electronic Measurements LTD”. O ACM 3720 tem

capacidade de registro e análise dos principais itêns de qualidade de energia

além de agregar algumas funções de controle. Utiliza o programa Pegasys 2.0

para processamento de informação em tempo real.

No programa da COELCE foram instalados oito RDP em pontos do seu

sistema de distribuição, visando monitorar tanto a qualidade da energia

entregue pela Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF), como

avaliar a qualidade da energia fornecida aos seus clientes [8].

115

Page 130: Tcc   qualidade de energia

A figura 5.11 mostra a forma de integração utilizada entre o 3720 ACM e

a Estação Mestre prevista no programa.

Figura 5.11 – Ligação do 3720 ACM à Estação mestra via “MODEM” e Rede

Telefônica [8].

As informações de tensão e corrente para os RDP foram fornecidas

através do uso de transformadores de potencial e corrente, instalados nos

barramentos de 69 kV (em dois caso no barramento de 13,8 kV) das

subestações previamente escolhidas.

Os principais distúrbios de qualidade de energia elétrica monitorados e

avaliados no programa foram:

Flutuação de Tensão;

Desequilíbrio de Tensão;

Variações de Tensão de Curta Duração;

Harmônicos de Tensão;

Freqüência;

Fator de Potência.

As ferramentas computacionais utilizadas para simulação de curtos-

circuitos foram o ANAFAS e o ANAQUALI. O ANAFAS é um programa que se

destina a análise de faltas simultâneas em sistemas elétricos. Ele permite

simular vários tipos de defeitos, dentre eles: defeitos “shunt” ou série; defeitos

simultâneos; curtos-circuitos fase-terra, fase-fase, fase-fase-terra e trifásico e

faltas através de impedâncias.

O programa computacional ANAQUALI foi desenvolvido para ser

utilizado em estudos de qualidade de tensão. Com ele, podem ser

determinadas Áreas de Vulnerabilidade e número esperado de ocorrências de

afundamento de tensão em pontos do sistema que se deseje avaliar. Baseia-se

116

Page 131: Tcc   qualidade de energia

na simulação de faltas deslizantes aplicadas ao longo das linhas e nos

barramentos existentes dentro de uma área de influência pré-definida, com a

monitoração das tensões fase-neutro e/ou fase-fase no ponto monitorado.

Para se determinar as Áreas de Vulnerabilidade, foram selecionados

alguns parâmetros:

os tipos de defeito, as áreas elétricas/geográficas e os níveis de tensão;

tipo de tensão mínima na barra de interesse para caracterizar que houve

afundamento (fase-neutro, fase-fase ou todas as 6);

limite de tensão abaixo do qual caracteriza-se o afundamento de tensão;

localização, que define que pontos de simulação de curto-circuito serão

utilizados na formação da área de vulnerabilidade.

A modelagem do sistema, no programa ANAFAS, incluiu tanto o sistema

de transmissão Norte-Nordeste quanto o sistema da COELCE até o nível de

69 kV. Para o sistema de transmissão, foi utilizado o arquivo oficial do

Operador Nacional do Sistema (ONS), em formato ANAFAS, para o Sistema

Interligado Nacional, em sua configuração do mês de março de 2001, mantendo

coerência com o período de monitoração, que ocorreu entre março de 2001 e

julho de 2001. A modelagem do sistema da COELCE foi feita a partir dos

arquivos ANAFAS para o horizonte operacional das diversas regiões envolvidas,

sendo inseridos no arquivo do sistema Norte-Nordeste.

O programa de monitoração da COELCE foi então dividido em seis

etapas, a saber: definição dos pontos de monitoração; definição e aquisição dos

RDP; pesquisa de parâmetros de medida; instalação dos RDP; aquisição de

dados; e finalmente simulação/comparação dos dados de variação momentânea

de tensão.

Resultados

No programa foram monitorados sete sítios com previsão de ampliação

deste número em fases futuras. Procurou-se distribuir os RDP em pontos do

sistema considerados estratégicos em função da importância da carga e

também das características do sistema elétrico quanto aos fenômenos

117

Page 132: Tcc   qualidade de energia

relacionados com a qualidade de energia elétrica. Os sítios escolhidos possuem

as seguintes características:

Sítio 1 (SE Tauape – TAP): Subestação abaixadora 69

kV/13,8 kV localizada no bairro São João do Tauape no município de Fortaleza.

Essa subestação deriva do ponto de suprimento da CHESF que define o

Regional Delmiro Gouveia e tem uma potência instalada de 53,2 MVA. Dessa

subestação derivam linhas de transmissão na classe de 72,5 kV, que

alimentam cargas de grande importância dentre elas indústrias de alimentos,

indústria petroquímica e o maior bloco de carga comercial de Fortaleza. Foi

instalado um RDP no setor de 69 kV e outro no setor de 13,8 kV.

Sítio 2 (SE Aldeota – ADT): Subestação abaixadora 69

kV/13,8 kV localizada no bairro Aldeota no município de Fortaleza. Essa

subestação é alimentada por duas linhas de transmissão, que derivam da SE

Tauape e está contida no Regional Delmiro Gouveia da CHESF, com potência

instalada de 131,4 MVA. Dessa subestação derivam cargas residenciais e

comerciais de grande importância. Foi instalado um RDP no setor de 69 kV.

Sítio 3 (SE Presidente Kennedy – PSK): Subestação abaixadora localizada no bairro Presidente Kennedy no município

de Fortaleza. Essa subestação é alimentada por duas linhas de transmissão, que

derivam da SE Parangaba e está contida no Regional Fortaleza da CHESF,

com potência instalada de 51,6 MVA. Dessa subestação derivam cargas

residenciais, comerciais e industriais de grande importância. Foi instalado um

RDP no setor de 13,8 kV.

Sítio 4 (SE Distrito Industrial II – DID): Subestação abaixadora 69 kV/13,8 kV localizada no bairro Distrito Industrial

no município de Pajussara. Essa subestação deriva do ponto de suprimento

da CHESF que define o Regional Fortaleza e tem uma potência instalada de

53,2 MVA. Dessa subestação derivam linhas de transmissão na classe de 72,5

kV, que alimentam cargas industriais de grande porte. Foi instalado um RDP no

setor de 69 kV.

118

Page 133: Tcc   qualidade de energia

Sítio 5 (SE Parangaba – PGB): Subestação

abaixadora 69 kV/13,8 kV da COELCE localizada no bairro Parangaba no

município de Fortaleza. Essa subestação deriva do ponto de suprimento da

CHESF que define o Regional Fortaleza e tem uma potência instalada de 53,2

MVA. Dessa subestação derivam linhas de transmissão na classe de 72,5 kV,

além de cargas residenciais e comerciais de grande importância. Foi instalado

um RDP no setor de 69 kV.

Sítio 6 (Coluna – CLN): Subestação abaixadora 69 kV/13,8

kV da COELCE localizada no município de Horizonte. Essa subestação deriva

do ponto de suprimento da CHESF que define o Regional Fortaleza e tem uma

potência instalada de 12,6 MVA. Dessa subestação derivam linhas de

transmissão na classe de 72,5 kV, que alimenta cargas industriais de grande

porte. Foi instalado um RDP no setor de 69 kV.

Sítio 7 (Pecém – PCM): Subestação abaixadora 69 kV/13,8

kV da COELCE localizada no município de Pecém. Essa subestação deriva do

ponto de suprimento da CHESF que define o Regional Cauípe e tem uma

potência instalada de 26,6 MVA. Dessa subestação derivam linhas de

transmissão na classe de 72,5 kV, que alimenta cargas do porto de Pecém. Foi

instalado um RDP no setor de 69 kV.

A localização dos sítios de monitoramento pode ser visualizada nas figura

5.12 e figura 5.13.

119

Page 134: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.12 – Localização dos pontos de monitoramento instalados na área

metropolitana de Fortaleza [8].

120

Page 135: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.13 – Localização dos pontos de monitoramento instalados no sistema do

interior do Ceará [8].

Na escolha da forma de apresentação dos resultados levou-se em

consideração a enorme quantidade de dados adquiridos. As grandezas foram

apresentadas em gráficos de colunas e os indicadores em uma tabela resumo.

121

Page 136: Tcc   qualidade de energia

Neste programa de monitoramento a medição da tensão foi feita de

forma periódica. A cada 30 minutos a unidade remota registrou o valor eficaz

das tensões fase-neutro nas subestações em 69 kV e fase-fase nas

subestações em 13,8 kV. A seguir serão apresentados os resumos das

medições realizadas nas subestações.

A figura 5.14 mostra um gráfico de colunas com o valor máximo de

desequilíbrio de tensão em cada uma das subestações de 69 kV monitoradas

durante o projeto. O valor limite para desequilíbrio, estipulado pelo ONS,

também é mostrado no gráfico para referência.

Figura 5.14 – Valores máximo de desequilíbrio por subestação monitorada [8].

A figura 5.15 mostra um gráfico de colunas com o percentual de 95% da

distorção hramônica total de tensão para cada subestação monitorada. As

colunas correspondentes as subestações em 13,8 kV aparecem em cor mais

clara. São também mostrados, para referência, os limites previstos nos

procedimentos de rede do ONS para as tensões de 69 kV e 13,8 kV.

122

Page 137: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.15 – Percentual de 95% da distorção harmônica total de tensão por

subestação [8].

A figura 5.16 mostra um gráfico de colunas com o percentual de 95% do

5º harmônico de tensão para cada subestação monitorada. As colunas

correspondentes a subestações em 13,8 kV aparecem em cor mais clara. São

também mostrados, para referência, os limites previstos nos procedimentos de

rede do ONS para as tensões de 69 kV e 13,8 kV.

Figura 5.16 – Percentual de 95% de 5º harmônico de tensão por subestação

[8].

A tabela 5.2 apresenta um quadro resumo com os principais indicadores

de qualidade de energia obtidos no período de monitoração. Na coluna

referente à regulação de tensão, os valores do campo ONS foram obtidos

calculando-se a porcentagem de amostras de medições de tensão das três

123

Page 138: Tcc   qualidade de energia

fases dentro dos limites do ONS (acima de 0,95 pu a abaixo de 1,05 pu).

Assim, um valor de 100% significa que todas as amostras de medição de

tensão registradas estiveram entre 0,95 pu e 1,05 pu. Já um valor de 90%

indica que 10% das amostras de tensão estiveram abaixo de 0,95 pu ou acima

de 1,05 pu. O campo P95% da mesma coluna contém os valores de percentual

de 95% das amostras de medição de tensão. Os valores constantes na coluna

Desequilíbrio referem-se ao valor máximo, pelo método do maior desvio,

enquanto os valores constantes na coluna DHTV e 5º Harmônico referem-se ao

percentil de 95% da pior fase, ou seja, aquela fase que apresentou maior valor

de distorção harmônica.

124

Page 139: Tcc   qualidade de energia

Tabela 5.2 – Quadro resumo dos indicadores de qualidade da energia na COELCE [8].

LocalRegulação de tensão

Desequilíbrio DHTV 5º HarmônicoONS P95%

Aldeota 69 kV 54% 1,01 pu 4,00% 1,60% 1,50%

Coluna 69 kV 100% 1,01 pu 1,02% 2,60% 2,50%

Distrito Industrial 69 kV 100% 1,02 pu 1,06% 1,60% 1,40%

Parangaba 69 kV 100% 1,01 pu 0,61% 2,23% 2,00%

Pecém 69 kV 100% 1,03 pu 1,31% 1,90% 1,70%

Tauape 69 kV 100% 1,01 pu 0,67% 1,40% 1,30%

Presidente Kennedy 13,8 kV 99,7% 1,04 pu - 3,50% 3,30%

Tauape 13,8 kV 100% 1,03 pu - 2,50% 2,31%

125

Page 140: Tcc   qualidade de energia

As simulações realizadas tiveram como objetivo estimar o número de

VTCD ocorridas ao longo de um ano nas subestações monitoradas. As

estimativas obtidas foram comparadas aos valores obtidos por monitoração,

para se avaliar a precisão do método adotado.

5.2.2. Programa de Monitoração da CELPE

O programa implantado na Companhia Energética de Pernambuco

(CELPE) tem por objetivo o tratamento e apresentação dos indicadores obtidos

para os locais de monitoração instalados na regional de Pirapama II,

correspondentes ao sistema de tensão de subtransmissão. Neste Programa é

apresentada uma especificação para apuração e uma sugestão para

apresentação de indicadores de qualidade de energia, referente às medições

de desequilíbrio de tensão, distorção harmônica total de tensão, “flicker” e

também indicadores de VTCD.

Metodologia de Análise

A metodologia utilizada neste programa é composta, basicamente, pela

aquisição das informações dos pontos de medição, pela verificação da

compatibilidade e coerência dessas informações e por tratamentos estatísticos

das mesmas.

Aquisição das informações de medição:

Requer os requisitos dos protocolos de monitoração dos fenômenos

envolvidos;

Uma proposta de configuração do sistema de comunicação com os

medidores.

A verificação da compatibilidade e coerência das informações de medição

permite identificar:

Eventuais interferências nas informações de um determinado fenômeno;

Funcionamento inadequado de medidores de qualidade de energia,

através da análise dos registros de saída.

126

Page 141: Tcc   qualidade de energia

Os tratamentos estatísticos produzem:

Os indicadores dos fenômenos de longa duração e “flicker” que propõem

a obtenção dos valores diários e semanais, correspondentes às

probabilidades de 5%, 50%, 95%, 99% e valor máximo, dos registros de

saída dos medidores;

Os fenômenos de VTCD que propõem a obtenção dos valores

correspondentes à freqüência de ocorrência para um período de

avaliação maior, classificando as perturbações, também, por faixas de

amplitude e/ou de duração.

Os resultados do tratamento estatístico permitem fazer diagnósticos de

avaliação da qualidade de energia dos fenômenos englobados pelo sistema

através de uma série de relatórios de saída padronizados, agrupando as

informações dos indicadores calculados, e realizando agregações temporais e

espaciais por meio de procedimentos que possibilitam obter indicadores de

continuidade.

As medições das grandezas são realizadas por meio de equipamentos

instalados em subestações de consumidores e em subestações de distribuição

no lado primário (69 kV). Foi instalado um total de doze medidores,

compreendendo 12 subestações. Os registradores utilizados para as medições

são de fabricação nacional.

Índices para cada um dos locais medidos

O tratamento estatístico dos valores obtidos ao longo do tempo permite

avaliações da distribuição de probabilidade dos níveis das grandezas medidas.

A criação de histograma ou de curva de freqüência acumulada é uma forma útil

de sumarizar uma série de valores obtidos ao longo do tempo para “visualizar”

o seu comportamento.

Tem sido comum utilizar valores correspondentes a uma determinada

probabilidade acumulada para servir de indicadores de níveis das grandezas

relativas aos fenômenos de qualidade de energia, caso adotado neste

programa de monitoração. Por exemplo, os valores correspondentes à

127

Page 142: Tcc   qualidade de energia

probabilidade de 95%, 99% ou valor máximo para um dia e uma semana de

monitoração.

A figura 5.17 ilustra a forma de obtenção do valor de 95% relativo a um

parâmetro P. Significa que 95% das medições do parâmetro P ao longo do

tempo, em um determinado local monitorado, são inferiores a P95. Os índices

relativos a 95% ou 99% servem para comparações com níveis de planejamento

ou com limites de compatibilidade.

Figura 5.17 - Valor correspondente à probabilidade acumulada de 95% [38].

A especificação prendeu-se à obtenção dos parâmetros:

Distorção harmônica total de tensão: DHTV;

Desequilíbrio de tensão: DV;

Indicador de flutuação de tensão (“flicker”) de curta duração: Pst;

Indicador de flutuação de tensão (“flicker”) de longa duração: Plt.

É sugerido que as grandezas sejam obtidas independentemente para

cada fase, no caso de distorções harmônicas e “flicker” Pst e Plt.

Na análise das medições, seguindo a linha comumente adotada no

tratamento dos dados advindos de monitoração, os seguintes valores relativos

aos parâmetros são obtidos, para cada local medido:

DHTVd: valores com probabilidade de 5%, 50%, 95%, 99% e 100%, por

dia;

128

Page 143: Tcc   qualidade de energia

DHTVSem: maior dos valores com probabilidade de 95% obtidos para

cada dia, bem como maior dos valores com probabilidade de 100%

obtidos para cada dia, numa semana de avaliação;

DVd: valores com probabilidade de 5%, 50%, 95%, 99% e 100%, por dia;

DVSem: maior dos valores com probabilidade de 95% obtidos para cada

dia, bem como maior dos valores com probabilidade de 100% obtidos

para cada dia, numa semana de avaliação;

Pstd: valores com probabilidade de 5%, 50%, 95%, 99% e 100%, por dia;

PstSem: maior dos valores com probabilidade de 95% obtidos para cada

dia, bem como maior dos valores com probabilidade de 100% obtidos

para cada dia, numa semana de avaliação;

Pltd: valor máximo do dia;

PltSem: valor máximo semanal.

As tabelas 5.3 e 5.4 são exemplos de saídas que podem ser obtidas das

informações estatísticas do processamento de medições de locais

monitorados. Nas referidas tabelas, P representa qualquer um dos parâmetros

de medição.

Tabela 5.3 - Indicadores diários de probabilidade do parâmetro P de tensão obtidos a

partir dos registros armazenados no banco de dados para uma SE monitorada [38].

Valores de P correspondentes as Probabilidades Acumuladas Indicadores Diários

IndicadorProbabilidade

(%)SE – Porto de Galinhas

1º Dia 2º Dia 3º Dia 4º Dia 5º Dia 6º Dia 7º DiaP5d 5,0 0,03 0,18 0,05 0,03 0,00 0,03 0,09

P50d 50,0 0,09 0,25 0,15 0,12 0,07 0,11 0,19P95d 95,0 0,19 0,30 0,23 0,20 0,17 0,20 0,25P99d 99,0 0,23 0,43 0,25 0,24 0,19 0,23 0,27P100d 100,0 0,25 0,48 0,35 0,32 0,29 0,32 0,35

Tabela 5.4 – Indicadores semanais de máximo dos índices diários do parâmetro P de

tensão [38].

Valores de P correspondentes aos valores máximos dos índices diários de probabilidade acumulada no período de 1 semana (Indicadores Semanais) (%)

IndicadorBase (%)

SE – Porto de Galinhas1ª

Sem2ª

Sem3ª

Sem4ª

Sem5ª

Sem6ª

Sem7ª

Sem48ª

SemMax(P95d)sem P95d 0,30 0,43 0,25 0,24 0,19 0,22 0,29 0,50Max(P100d)sem P100d 0,48 0,48 0,35 0,32 0,29 0,32 0,35 0,57

129

Page 144: Tcc   qualidade de energia

Índices para um conjunto de locais medidos

Quando muitos locais são monitorados, a estatística dos índices obtidos

para os diversos locais permite uma avaliação do conjunto. O valor comumente

usado é aquele correspondente à probabilidade acumulada de 95%. Esse valor

pode ser tomado como um índice global para os locais medidos.

A obtenção desse índice é semelhante à obtenção do valor de uma

determinada probabilidade para um específico local. A diferença está no fato de

que os valores dos índices I, de um parâmetro, são obtidos a partir dos valores

das medições dos diversos locais. O valor I95, portanto, é o valor de I

correspondente à probabilidade de 95%. Esse indica que 95% das medições

de 10 minutos, de todos os locais do conjunto estão abaixo de I95.

Entretanto, quando a quantidade de locais monitorados é reduzida,

como no caso do sistema de subtransmissão da CELPE (região piloto), não se

pode estabelecer com exatidão os valores estatísticos dos índices obtidos para

os locais medidos. Neste caso, é sugerido que seja feita uma avaliação do

conjunto pelo valor médio obtido para o conjunto de locais monitorados, e pelo

valor máximo. Esses valores podem ser tomados como índices globais. O valor

médio é o valor correspondente à média aritmética dos índices obtidos para os

locais monitorados, para cada semana estabelecida.

As tabelas 5.5 e 5.6 resumem os indicadores individuais e coletivos,

respectivamente, que são obtidos para os locais monitorados ao longo de um

ano de medição, por meio do sistema de monitoramento instalado na CELPE.

Tabela 5.5 – Indicadores para cada local monitorado, para um ano de medição [38].

Intervalo Apuração

Desequilíbrio Distorção Harmônica Pst Plt

DiárioDV5d, DV50d, DV95d, DV99d,

DV100d

DHTV5d, DHTV50d, DHTV95d, DHTV99d,

DHTV100d

Pst5d, Pst50d, Pst95d, Pst99d,

Pst100d

Max(Plt100)d

Semanal Max(DV95d)Sem Max(DHTV95d)Sem Max(Pst95d)Sem -Semanal Max(DV100d)Sem Max(DHTV100d)Sem Max(Pst100d)Sem Max(Plt100d)Sem

Semanal DV95Sem DHTV95Sem Pst95Sem -

130

Page 145: Tcc   qualidade de energia

Tabela 5.6 – Indicadores para um conjunto de locais monitorados, para um ano de

medição [38].

Intervalo Apuração

DesequilíbrioDistorção

HarmônicaPst Plt

SemanalMed

(Max(DV95d))Sem

Med(Max(DHTV95d))Sem

Med(Max(Pst95d))Sem

-

SemanalMed

(Max(DV100d))Sem

Med(Max(DHTV100d))Sem

Med(Max(Pst100d))Sem

Med(Max(Plt100d))Sem

SemanalMed

(DV95Sem)Med

(DHTV95Sem)Med

(Pst95Sem)-

SemanalMax

(Max(DV95d))Sem

Max(Max(DHTV95d))Sem

Max(Max(Pst95d))Sem

-

SemanalMax

(Max(DV100d))Sem

Max(Max(DHTV100d))Sem

Max(Max(Pst100d))Sem

Max(Max(Plt100d))Sem

Semanal Max(DV95Sem) Max(DHTV95Sem) Max(Pst95Sem) -

Apresentação dos resultados de DV, DHTV,

Plt, Pst e VTCD

Os indicadores de desempenho dos locais medidos são obtidos para os

fenômenos de desequilíbrios de tensão, distorção harmônica total de tensão e

efeito “flicker” Pst e Plt, para um dia e para uma semana.

A figura 5.18 ilustra os resultados da aplicação das proposições para o

caso real. Devido ao curto período de monitoração efetiva dos locais

selecionados, não tendo sido contemplados os períodos requisitados para o

cálculo dos indicadores, não foi possível ilustrar os resultados obtidos para

todos os indicadores sugeridos.

Figura 5.18 – Tela com os indicadores DV95d para SE Piedade de semana

monitorada [38].

131

Page 146: Tcc   qualidade de energia

Para os fenômenos de VTCD não é realizado nenhum tratamento

estatístico das medições. Simplesmente é proposta, a partir da análise do

registro oscilográfico das variações de tensão de curta duração, a classificação

desses eventos é de acordo com a amplitude e duração dos mesmos, a fim de

permitir a determinação das freqüências de ocorrência para cada tipo,

viabilizando-se a avaliação de compatibilidade entre a sensibilidade dos

diversos tipos de equipamentos e desempenho dos suprimentos.

Dessa maneira, os eventos identificados pela análise oscilográfica são

contabilizados em:

Número de ocorrências;

Número de ocorrências por faixa de amplitude;

Número de ocorrências por faixa de duração;

Número de ocorrências por faixa de amplitude e duração.

Eles também são diferenciados pelo número de fases envolvidas, sendo

classificados em:

Eventos monofásicos;

Eventos bifásicos;

Eventos trifásicos.

As figuras 5.19 e 5.20 ilustram os resultados da aplicação das

proposições para o caso real.

132

Page 147: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.19 – Tela com números de ocorrências por fase e faixa de duração

[38].

Figura 5.20 – Tela com números de ocorrências por faixa de amplitude e

duração [38].

133

Page 148: Tcc   qualidade de energia

5.2.3. Programa de Monitoração da CPFL

O Programa de monitoração da Companhia Paulista de Força e Luz

(CPFL) tem por objetivo apresentar a metodologia do sistema de gestão da

qualidade de energia implantado nela, bem como mostrar os resultados

gerados por este sistema e suas implicações em desenvolvimentos futuros.

Especialmente para este sistema foi desenvolvido pela “Reason

Tecnologia” o Registrador de Indicadores de Qualidade de Energia Elétrica,

customizado para atender as demandas de simplicidade, baixo custo e

processamento de histogramas, sem perder, é claro, a robustez e

confiabilidade.

O registrador mede todos os fenômenos da qualidade de energia. Eles

são resumidos dia a dia por um valor estatístico, no qual 95% das amostras

estão abaixo deste valor. Essas amostras são integralizadas a cada 10

minutos, exceto para as amostras de “flicker” Plt que são integralizadas a cada

2 horas. As VTCD são resumidas pelo seu afundamento e duração, assim o

sistema facilita a análise das informações. No fim do dia estes indicadores são

enviados para o sistema de gestão via modem celular.

Os resultados obtidos pelo Sistema de Gestão da Qualidade de Energia

implementado pela “Expertise Engenharia” na CPFL, mostra uma visibilidade

da rede, evidenciando e documentando a correlação dos fenômenos em

diferentes pontos do sistema elétrico. Reforçando que a qualidade de energia

não pode ser tratada de uma forma pontual, mas sim de maneira sistêmica,

fazendo interface com setores internos e externos.

O sistema implementado na CPFL foi subdividido em quatro blocos:

aquisição de sinais, processamento, transmissão de dados e sistema de

gestão. A figura 5.21 ilustra a arquitetura do Sistema de Gestão da Qualidade

de Energia, desde a aquisição de sinais em campo até o banco de dados.

134

Page 149: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.21 – Arquitetura do Sistema de Gestão da Qualidade de Energia [44].

Metodologia de Análise

Aquisição de Sinais

Os sinais de tensão e corrente são obtidos diretamente dos

transformador de potencial e dos tranformadores de corrente. Existem

equipamentos instalados em 11,9 kV, 25 kV, 69 kV e em 138 kV.

Processamento

Neste sistema os fenômenos de “flicker” Pst, “flicker” Plt, DHT de tensão,

DHT de corrente, desequilíbrio de tensão e desequilíbrio de corrente são

resumidos dia a dia por um valor estatístico no qual 95% das amostras estão

abaixo deste valor. Essas amostras são integralizadas a cada 10 minutos,

exceto para as amostras de “flicker” Plt que são integralizadas a cada 2 horas.

As VTCD são resumidas pelo seu afundamento e duração para facilitar a

análise das informações pelo sistema, uma vez que os dados já estão

processados.

135

Page 150: Tcc   qualidade de energia

Transmissão de Sinais

Após a meia noite, com os indicadores consolidados, os dados são

enviados através de arquivos tabulares (.CSV). O modem conectado ao

registrador faz uma conexão GPRS com o servidor e alimenta o banco de

dados. A metodologia de compactação dos dados possibilita que cada ponto

de medição utiliza 5 kbytes para transmitir os dados, diminuindo o custo de

comunicação do sistema.

Sistema de Gestão

O “Manager System” é responsável pela inserção dos dados na Data

Base, faz a leitura dos arquivos enviados pelos Registradores de Indicadores

de Qualidade de Energia Elétrica (RIQEE’s) e insere as informações em uma

base de dados do servidor.

As consultas também são realizadas pelo “Manager System”, as

informações podem ser visualizadas em forma de tabela, em forma gráfica

(figura 5.22), e através de relatórios. O cadastramento de equipamentos e

pontos de medição também é gerenciado pelo sistema.

Figura 5.22 – Sistema de Gestão [44].

136

Page 151: Tcc   qualidade de energia

Resultado

Todos os valores apresentados a seguir foram registrados pelo Sistema

de Gestão da Qualidade de Energia e correspondem ao nível estatístico 95%

das observações diárias, ou seja, o nível que foi ultrapassado 5% do tempo a

cada dia monitorado.

Na tabela 5.7, tem-se os valores máximos, mínimos e médios dos

indicadores de 12 subestações da CPFL durante o ano de 2005.

137

Page 152: Tcc   qualidade de energia

Tabela 5.7 – Resumo dos resultados de 12 Subestações [44].

Pst (pu) DHTV (%) DV (%) DHTI (%) DI (%)

Subestação Min – Máx / Méd Min – Máx / Méd Min – Máx / Méd Min – Máx / Méd Min – Máx / Méd

Americana 0,2 – 1,2/0,8 1,0 – 6,0/2,0 0,15 – 5,5/0,3 2,0 – 30,0/5,0 1,0 – 7,5/2,0

Andorinha 0,3 – 0,8/0,5 2,8 – 5,0/3,5 0,1 – 0,6/0,25 6,0 – 18,0/12,0 2,0 – 11,0/4,0

Campinas Centro 0,2 – 1,8/0,5 2,0 – 5,0/3,0 0,25 – 0,6/0,4 3,5 – 16,0/6,0 2,0 – 13,0/4,0

Colonial 0,15 – 1,2/0,4 1,5 – 6,3/2,0 0,15 – 0,7/0,3 2,0 – 22,0/4,0 1,5 – 7,0/2,8

Ipê 0,15 – 1,2/0,7 1,0 – 4,5/2,0 0,15 – 0,4/0,3 2,0 – 23,0/5,0 1,2 – 3,6/1,8

Morumbi 0,15 – 0,7/0,4 1,0 – 5,2/2,5 0,35 – 0,7/0,45 1,0 – 17,0/5,0 2,5 – 14,0/4,0

Nova Aparecida 0,15 – 1,0/0,6 1,3 – 3,0/2,0 0,8 – 1,5/1,1 2,0 – 11,0/4,0 4,0 – 12,5/6,0

Nova Veneza 0,2 – 1,05/0,8 1,0 – 5,5/1,5 0,5 – 0,9/0,65 2,0 – 25,0/3,0 1,8 – 6,0/2,5

Orquídea 0,2 – 2,0/0,9 1,1 – 3,0/1,6 0,25 – 0,9/0,6 4,0 – 11,0/8,0 2,0 – 12,5/5,0

Piracicaba 0,4 – 7,0/1,6 2,0 – 11,0/3,0 0,2 – 1,1/0,3 - -

Quilombo 0,2 – 0,9/0,6 1,5 – 3,8/2,5 0,35 – 0,9/0,6 2,0 – 1,01/4,0 3,0 – 13,0/5,0

Souzas 0,15 – 1,3/0,4 1,0 – 4,5/2,5 0,15 – 0,8/0,25 2,5 – 18,0/4,0 1,5 – 11,0/2,5

138

Page 153: Tcc   qualidade de energia

Considerações dos parâmetros monitorados:

Segundo as recomendações da ANEEL, o limite máximo para baixa e

média tensão, aceitável apenas como condição precária, é PstD95% = 2 pu.

Em condições normais o limite é PstD95% = 1 pu. Das 12 subestações

monitoradas, apenas a de Piracicaba acusou um nível de Pst preocupante. O

valor médio do PstD95%, ao longo de 2005, superou o limite máximo de 2 pu.

A causa principal é a operação de fornos a arco da indústria siderúrgica BMP,

instalada próximo a Piracicaba. Providências foram tomadas em dezembro de

2005 transferindo a alimentação dessa instalação industrial para outra

subestação, com maior nível de curto-circuito. Essa medida de fato se mostrou

eficaz e, a partir dessa mudança em meados de dezembro, o nível médio de

Pst95% diário baixou para próximo de 1 pu.

Com essa medida sanadora de Piracicaba, a subestação Orquídea

sofreu uma pequena elevação do nível de Pst95%, que passou de uma média

de 0,7 para 1,05 pu. Comportamento semelhante também foi observado na

subestação Americana que passou de uma média de 0,7 para 1,0 pu. Nas

demais subestações o nível de “flicker” não foi preocupante, raramente

passando de 0,8 pu.

Segundo as recomendações da ANEEL, o limite máximo aceitável para

a distorção total da tensão é DHTV95% = 6%. Esse limite máximo foi

observado em 3 subestações: Americana (6%), Colonial (6,3%) e Piracicaba

(11%). No entanto, todos esses casos foram eventuais e devem ter sido

causados por alguma anomalia da rede. Os níveis médios de DHTV95%

nessas subestações ficaram bem abaixo de 6% (2%, 2% e 3%,

respectivamente).

Segundo as recomendações da ANEEL, o limite máximo aceitável para o

desequilíbrio das tensões é DV95% = 2%. Esse limite não foi alcançado em

nenhuma subestação, sendo que a média maior foi de 1,1%, registrada na

subestação de Nova Aparecida. Nessa subestação houve um crescimento

monotônico de 0,8% para 1,4%. Esse comportamento atípico sugere que está

aumentando paulatinamente o nível de desequilíbrio das cargas atendidas por

essa subestação.

Page 154: Tcc   qualidade de energia

O maior valor médio observado foi de DHTI95% = 12% na subestação

Andorinha. Fabricantes de capacitores se preocupam quando o nível de

harmônicos em seus equipamentos passa de 10% devido a riscos de danos por

excesso de perdas e de aquecimento. Portanto, esse poderia ser um limite a

ser sinalizado para medidas preventivas.

Apesar desse valor médio ser ultrapassado apenas na subestação

Andorinha, valores máximos acima de 10% foram observados nas 12

subestações, chegando a 30% na subestação Americana e 25% na

subestação Nova Veneza, que constituem importantes centros industriais.

O limite de desequilíbrio das correntes poderia servir de orientação para

balancear as cargas quando esse valor fosse ultrapassado. Um complicador

adicional é que a presença de harmônicos na corrente também causa

desequilíbrio, e esse tipo de desequilíbrio não se resolve balanceando as fases

e sim, reduzindo o conteúdo harmônico. O maior valor médio de DI foi observado

na subestação Nova Aparecida (6%). Os valores máximos ficaram na faixa entre

10% e 14% em sete das 12 subestações monitoradas.

5.2.4. Programa de Monitoração da CELPA

Este programa apresenta um sistema de monitoramento da qualidade

de energia em rede de distribuição urbana. O sistema é composto por um

conjunto de unidades de monitoração, instaladas nas entradas dos

consumidores classe B, que avaliam os índices de continuidade individuais

DIC, FIC, DMIC; conforme [16]. O sistema ainda permite avaliar os índices de

continuidade do conjunto de consumidores, DEC e FEC. O sistema foi testado

como projeto piloto da REDE-CELPA, apresentando desempenho que satisfaz

as exigências da Concessionária e dos órgãos reguladores.

O instrumento de monitoramento da qualidade de energia na entrada

dos consumidores individuais de classe B, monofásico, bifásico e trifásicos, na

rede de distribuição secundária, é acoplado ao sistema de medição às claras da

concessionária. Consiste de dois subsistemas:

“Físico”: “Hardware” do instrumento de monitoramento de qualidade de

energia elétrica, computador, circuitos e enlaces de comunicação;

140

Page 155: Tcc   qualidade de energia

“Lógico”: Programa Analisador Q.E., escrito em “assembly” do

microcontrolador 68HC11 que controla a operação do instrumento e o

SOFTCOM, programa desenvolvido em “Visual Basic” 5.0, responsável

pela aquisição, tratamento e transmissão remota das informações.

Metodologia de Análise

Este instrumento de monitoração tem a finalidade de coletar as

informações necessárias para o cálculo dos índices estabelecidos na [16], que

visam medir a qualidade da energia elétrica fornecida aos consumidores.

Para medir a qualidade de energia de um conjunto de consumidores, os

diversos instrumentos podem ser conectados, formando uma rede que deverá

estar interligada a um concentrador secundário. Este, por sua vez, está ligado

a um outro concentrador denominado de primário que possui um modem

conectado à linha telefônica. A função deste último dispositivo no sistema de

monitoramento atual é realizada por um computador. Um segundo computador

localizado em um ponto remoto pode estabelecer a comunicação com o

concentrador primário utilizando a linha telefônica e obter os dados coletados

por todos os instrumentos, efetuando o cálculo dos índices de continuidade de

conjunto.

Na figura 5.23 é mostrado o diagrama do sistema físico de monitoramento

de qualidade de energia.

Figura 5.23 - Diagrama físico do sistema de monitoramento de qualidade de energia

[45].

141

Page 156: Tcc   qualidade de energia

O computador do Centro de Supervisão executando o programa

SOFTCOM poderá usar um código de identificação única, endereçar

mensagens aos diversos instrumentos, os quais deverão enviar mensagens se

reconhecerem o seu código de identificação na mensagem enviada pelo

programa SOFTCOM.

Dessa forma, o programa determina quando cada um dos pontos da

rede deve transmitir, obtendo as informações sobre os fenômenos relativos à

qualidade de energia de cada instrumento separadamente para serem

armazenados no computador.

Para efetuar o armazenamento dos dados no disco rígido do

computador, o programa SOFTCOM utiliza-se da estrutura de banco de dados

do “Microsoft Jet”, organizando as informações coletadas pelos instrumentos

de acordo com as unidades consumidoras onde estejam instalados.

Na Figura 5.24 é mostrada a tela de abertura do programa.

Figura 5.24 – Tela de Abertura do Programa SOFTCOM [45].

O programa SOFTCOM segue o padrão do Sistema Operacional

“Windows” da “Microsoft”, disponibilizando o acesso aos comandos do

programa na janela principal através de “menu” ou da barra de ferramenta

principal. O mesmo possui duas variações:

SOFTCOM 2.0: responsável pelo gerenciamento dos instrumentos de

monitoramento de qualidade de energia elétrica;

SOFTCOM Central 2,0: instalada no computador localizado no ponto

remoto. Esta variação tem uma quantidade menor de funções, visto que,

142

Page 157: Tcc   qualidade de energia

várias tarefas de gerenciamento não serão necessárias no ponto

remoto.

As principais funções do programa são:

Gerenciamento da rede de instrumentos de monitoramento;

Tratamento dos dados recebidos dos instrumentos;

Armazenar os dados coletados dos instrumentos para posterior análise;

Calcular Índices de qualidade de energia;

Imprimir relatórios;

Fornecer ao usuário, através dos recursos gráficos do “Windows”, uma

interface “amigável” onde possam ser apresentados os indicadores

calculados e os dados armazenados em banco de dados;

Transmissão dos dados armazenados no computador concentrador para

o computador localizado no ponto remoto através de linha telefônica.

Resultados

O sistema de monitoramento foi avaliado em projeto piloto com 24

consumidores residenciais, industriais e comerciais; com as unidades de

monitoração expostas ao tempo, conforme mostra a figura 5.25 com resultados

satisfatórios até a presente data.

Figura 5.25 - Sistema de monitoramento em projeto piloto [45].

143

Page 158: Tcc   qualidade de energia

Na figura 5.26 é mostrado o relatório de ocorrências e o cálculo de

índices de qualidade de energia (continuidade e conformidade).

Figura 5.26 – Relatórios - Programa SOFTCOM [45].

Com várias ocorrências já cadastradas, estes indicadores de qualidade

podem ser calculados. No “menu” arquivo, o comando de “calcular índices...”

abre o formulário de índices que se encarregou em calcular os índices para as

diversas ocorrências cadastradas na tabela de ocorrências.

5.3. Indicações de aplicação de um programa

de monitoração na Cidade de

Parauapebas – Pará

O município de Parauapebas localizado ao sudeste do Estado do Pará

(figura 5.27) vem apresentando um crescimento populacional acelerado nos

últimos anos (figura 5.28), em virtude da Mina de Carajás explorada pela

empresa Vale, além de outras empresas implantadas nesta cidade. Este

crescimento desordenado acompanhado do crescimento do pólo industrial tem

sido fator preocupante para as Centrais Elétricas do Pará S/A (CELPA), pois

com a nova legislação que estabelece normas de qualidade de energia elétrica,

144

Page 159: Tcc   qualidade de energia

apresentada no [3], o não acompanhamento por parte da mesma, pode

acarretar em multas consideráveis.

Figura 5.27 – Mapa do município de Parauapebas [51].

Figura 5.28 – Vista área do município de Parauapebas, ano 2009 [51].

A monitoração da qualidade de energia elétrica faz-se necessária no

município de Parauapebas, devido o elevado índice de interrupção de energia

elétrica em função da crescente demanda de consumidores residencial,

comercial e industrial, num total de 33.252 unidades consumidoras em 2009

145

Page 160: Tcc   qualidade de energia

[49] e um total de 154.000 pessoas, conforme dados estatísticos de 2009

fornecidos pela prefeitura municipal de Parauapebas.

As figuras 5.29 e 5.32 ilustram os índices de continuidade DIC, FIC,

DMIC, DEC e FEC para o ano de 2009, sendo os 3 primeiros fornecidos

mensalmente na conta de energia elétrica, conforme resolução da ANEEL nº

024/00 [16] e os 2 últimos disponível no endereço eletrônico da ANEEL [49].

Janeir

o

Feve

reiro

Março

AbrilMaio

JunhoJulho

Agosto

Setem

bro

Outubro

Novembro

Dezembro

05

101520253035404550

20.75

42.65

18.47 19.28

6.9

48.58

31.12

17.32

28.52

5.97

Indicadores de Continuidade do Fornecimento de Energia em Parauapebas (Ano 2009)

DIC (horas)FIC (vezes)DMIC (horas)

Figura 5.29 – Indicadores de continuidade mensal, ano 2009. Fonte: Conta de

energia elétrica (CELPA).

A figura 5.29 não apresenta os dados referentes aos meses de fevereiro

e outubro, devido os mesmos não terem sido fornecidos nas referidas conta de

energia elétrica, conforme observa-se o indicador DIC apresenta valores

elevados para os meses de março, julho, agosto e setembro, chegando a

apresentar para o mês de julho um valor de 173,5% do valor padrão

estabelecido pela ANEEL, o qual é de 28 horas para o DIC.

146

Page 161: Tcc   qualidade de energia

DIC (horas) FIC (vezes) DMIC (horas)0

5

10

15

20

25

30

23.956

10.9

8.013

28

23

14

Média dos Indicadores de Continuidade do Fornecimento de Energia (Ano 2009)

ParauapebasPadrão da ANEEL

Figura 5.30 – Média dos indicadores de continuidade do fornecimento de

energia, ano 2009. Fonte: Conta de energia elétrica (CELPA).

Como se observa a média dos indicadores para todo o ano de 2009 ficou

abaixo dos valores estabelecido pela ANEEL. O indicador DIC é o que apresenta um

valor mais próximo do padrão da ANEEL, chegando a 85,56% deste.

REGIÃO NORTE CELPA PARAUAPEBAS 0

20

40

60

80

100

120

140

160

93.17

114.41

153.95

60.62

39.98 41

Duração Equivalente de Interrupção - DEC (Ano 2009)

DECDEC Padrão

Horas

Figura 5.31 – Indicador de continuidade DEC, ano 2009 [49].

147

Page 162: Tcc   qualidade de energia

REGIÃO NORTE CELPA PARAUAPEBAS 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

57.06 58.89

89.5

55.49

39.6833

Freqüência Equivalente de Interrupção - FEC (Ano 2009)

FECFEC Padrão

Vezes

Figura 5.32 – Indicador de continuidade FEC, ano 2009 [49].

O município de Parauapebas é suprido por uma subestação (figura 5.31)

de capacidade 18,8 MVA (tabela 5.8). Esta subestação é da CELPA, a qual

não apresenta nenhum sistema de monitoramento da qualidade de energia

elétrica, para eventuais distúrbios de qualidade da energia ou expansão do

sistema elétrico da cidade. A diretoria da CELPA em razão do serviço

deficitário do fornecimento de energia em várias regiões do Pará esclareceu na

Assembléia Legislativa do Estado do Pará que já está realizando um amplo

projeto de expansão do sistema de rede básica no estado. Porém foi anunciado

que a CELPA não consegue, atualmente, fornecer energia elétrica para o novo

“Shopping Center” que está sendo construído na cidade e muito menos para o

pólo industrial na estrada que liga Parauapebas à Canaã dos Carajás, em

virtude da falta de investimentos do governo federal [47].

148

Page 163: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.33 – Foto da subestação de Parauapebas. Fonte: CELPA.

Tabela 5.8 – Dados da Subestação de Parauapebas [46].

Subestação Parauapebas

Potência Total 18,8 MVANúmero de Transformadores 2

Tensão Nominal dos Barramentos 13,8 KvRelação de transformação dos

transformadores34,5/13,2 kV

Potência Nominal de cada transformador 9,4 MVALimite de carregamento de cada

transformador11,2 MVA

Fabricante dos transformadores BROWN BOVERI S.AAno de fabricação dos transformadores 1961

A maioria das indústrias que estão sendo implantadas no pólo industrial

desta cidade é do setor metalúrgico (figura 5.32), sendo as máquinas de solda

elétrica o principal agravante nos distúrbios de energia. Este equipamento

registra um consumo de energia instável e sobre apenas uma fase, originando

distorção harmônica e afundamento de tensão, podendo afetar grandes áreas

em um mesmo sistema de distribuição de energia, o que resulta em prejuízos

financeiros (queima de equipamentos ou redução da sua vida útil).

149

Page 164: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.34 – Empresa RIP Serviços Industriais Ltda. Fonte: Foto cedida pela

RIP Serviços Industriais Ltda.

Existem empresas do ramo metalúrgico que estão localizadas em áreas

que hoje são predominantemente residenciais, como o caso da empresa

Integral Construções e Comércio Ltda. (figura 5.33), a qual já está implantada

no pólo industrial, mas continua mantendo parte de seus serviços neste local

devido ao precário abastecimento de energia elétrica no pólo industrial, que fica

localizado na zona rural, mais precisamente na estrada que liga o município de

Parauapebas à Canaã dos Carajás.

Figura 5.35 – Empresa Integral Construções e Comércio Ltda. Fonte: foto

cedida pela Integral.

150

Page 165: Tcc   qualidade de energia

Logo, é evidente a importância da monitoração, análise e diagnóstico da

qualidade da energia elétrica, no intuito de determinar as causas e as

conseqüências dos distúrbios no sistema elétrico, além de apresentar medidas

técnicas e economicamente viáveis para solucionar o problema.

Com este intuito, foi realizado um levantamento de dados sobre as

conseqüências causadas pela má qualidade da energia elétrica na empresa

Integral Construções e Serviços Ltda.

Esta empresa trabalha no setor metalúrgico com montagens mecânicas,

e vem apresentando prejuízos financeiros em seu processo de fabricação de

peças, pois os efeitos das constantes interrupções, afundamentos de tensão e

harmônicos têm comprometido seus equipamentos. Por exemplo, os

equipamentos de fabricação têm apresentado aquecimento excessivo, disparos

de dispositivos de proteção, vibrações, queima de algumas unidades motrizes

em função da sobretensão (figura 5.34). Além das constantes flutuações de

tensão (efeito “flicker”) apresentadas em seu setor administrativo, localizado na

área residencial.

Figura 5.36 – Motor queimado por sobretensão. Fonte: foto cedida pela Integral

Construções e Comércio Ltda.

Como já visto anteriormente, as principais vantagens da implantação do

sistema de monitoração são: a possibilidade de avaliar os indicadores das

cargas perturbadoras; o monitoramento das cargas sensíveis, como motores,

dispositivos de controle e automação e microcomputadores; e a fácil detecção

dos distúrbios provenientes da concessionária. Além do fato de que permite

reduzir todos os custos envolvidos em interrupções forçadas, e aqueles

151

Page 166: Tcc   qualidade de energia

ocasionados por perdas na instalação, desgaste e redução da vida útil dos

equipamentos importantes.

A seguir são apresentadas algumas indicações de aplicação de um

programa de monitoração da qualidade de energia elétrica para o município de

Paraupebas.

Sistema de Monitoramento

Para implantação de um programa de monitoramento da qualidade de

energia elétrica no pólo industrial de Parauapebas fez-se o mapeamento do

ambiente quanto à incidência de interrupção de energia na rede elétrica. Com

isso, o SMQEE deverá centralizar e estruturar adequadamente as informações

provenientes de vários pontos da instalação elétrica, obtendo-se informações

relevantes exatamente no instante em que os problemas ocorrem. Este sistema

deverá ser formado por IED distribuídos ao longo dos circuitos elétricos desde

a alta até a baixa tensão, localizados em pontos estratégicos do pólo industrial,

especificamente na entrada de cada unidade consumidora de grande carga,

sendo o início do pólo industrial cerca de 7 Km da subestação. Tais dispositivos

devem possuir alta capacidade de processamento dos dados para satisfazer as

exigências funcionais do sistema.

O instrumento de monitoramento da qualidade de energia deve ser

instalado no ponto de conexão (entrada da subestação) dos consumidores

individuais de classe B, monofásico, bifásico e trifásico, na rede de distribuição

secundária, sendo acoplado ao sistema de medição às claras da concessionária

(figura 5.35).

152

Page 167: Tcc   qualidade de energia

Figura 5.37 – Pontos de monitoramento sugeridos (ponto de conexão). Fonte:

fotos cedidas pela Integral Construções e Comércio Ltda.

A metodologia a ser adotada para o programa de monitoramento

sugerido neste trabalho abrange as seguintes etapas:

Escolha das barras a monitorar;

Especificação e instalação dos RDP;

Medição e coleta de dados.

A escolha das barras deve ser baseada nos seguintes critérios:

Atendimento a carga sensível;

Atendimento a áreas com alta densidade de cargas;

Participação significativa de cargas dinâmicas (motores de indução e

geradores) na composição total das cargas;

Áreas de interesse econômico/cargas especiais;

Interligação com concessionárias ou consumidores especiais.

153

Page 168: Tcc   qualidade de energia

Tipo de instrumento de medição

Os instrumentos de medição que serão utilizados na coleta de distúrbios

de energia devem cumprir requisitos específicos para o correto monitoramento

da qualidade de energia elétrica. Estes equipamentos devem atender os

seguintes pontos:

Medições RMS verdadeiras (“true” RMS): incluindo até pelo menos a 50ª

harmônica, onde é interessante realizar a comparação entre os valores

“true RMS” versus fundamental;

Inclusão de novas grandezas: medidas que tradicionalmente não eram

especificadas e utilizadas nas instalações elétricas, como distorção

harmônica, potência de distorção harmônica, fator K, fator de crista,

flutuação de tensão e desequilíbrios de tensão e corrente, devem ser

considerados para efeito da inspeção de recebimento da energia

elétrica;

Excelente precisão mesmo para condições de alta distorção harmônica:

imprescindível para realização de medições de energia para faturamento

e rateio de custos entre departamentos dentro da indústria.

A figura 5.36 apresenta detalhes da instalação de um analisador de

energia.

Figura 5.38 – Detalhes da instalação de um analisador de energia [48].

154

Page 169: Tcc   qualidade de energia

Rede de monitoração

A rede de monitoração deverá ser composta além dos IED’s, de uma

estação de trabalho central, de uma estação remota, uma rede de

comunicação, que poderá ser uma linha telefônica composta de 2 “modem”, um

ligado à central e o outro à remota. Os IED’s devem ser ligados à estação

central pela linha telefônica comutada, disponível nos pontos de monitoração.

Os dados obtidos deste sistema devem ser transmitidos para um

servidor de comunicação e inseridos em um banco de dados, para o pré-

tratamento estatístico, a fim de acelerar o processo de análise das informações

(figura 5.37).

Figura 5.39 – Topologia da rede de monitoração [48].

A estação remota poderá estabelecer comunicação via linha telefônica

com a estação central e obter os dados coletados por todos os instrumentos, e

efetuar o cálculo dos índices de continuidade.

Sistema de Gerenciamento

O sistema de gerenciamento da monitoração a ser proposto para o

município de Parauapebas é o programa SOFTCOM, devido o mesmo já ter

sido empregado pela CELPA em um projeto piloto na região metropolitana de

Belém, e o mesmo possuir diversas funções que vão desde o cálculo dos

indicadores de qualidade até o gerenciamento de uma rede de unidades

monitoradas, instaladas em diversas unidades consumidoras.

155

Page 170: Tcc   qualidade de energia

Este programa SOFTCOM permite a avaliação das variações

sustentadas de tensão, bem como a determinação dos níveis de distorção

harmônica no nível de tensão da concessionária. Conforme mensurado no item

5.2.4 este programa gera tabela de ocorrências registrando várias violações e

interrupções de tensão, bem como calcula os indicadores de qualidade,

gerando formulário de cálculo.

Desta maneira, é possível também: detectar e registrar ocorrências de

distúrbios tanto na rede da concessionária, quanto no próprio sistema do

usuário; detectar e registrar formas de onda em casos de distorções

harmônicas acima de certos níveis; monitorar adequadamente o perfil de carga

de um determinado alimentador e sua participação no pico de demanda

máxima; registrar medições do consumo de energia de vários circuitos, bem

como obter tabelas de medidas de diversos tipos de grandezas elétricas para

cada ponto de interesse.

Vale ressaltar que há diversos programas de monitoramento

desenvolvidos por projetos de pesquisa e desenvolvimento, bem como aqueles

que acompanham os analisadores de energia.

5.4.Considerações Finais

Os programas de monitoração da qualidade de energia elétrica

implantados internacionalmente apresentam um número elevado de sítios

distribuídos entre consumidores industriais, comerciais e residenciais. Estes

programas contam com a participação de várias concessionárias de energia,

fazem um estudo para um período de tempo superior a um ano. A maioria

destes programas iniciou na década de 90. O objetivo em comum destes

programas é a redução das perdas financeiras, técnicas e sociais impostas às

distribuidoras e aos usuários, por causa do fornecimento de energia elétrica

com qualidade inadequada.

Enquanto que os programas de monitoração nacional estão em fase de

estudo, utilizando um pequeno número de sítios, como é o caso da COELCE

com 7 sítios, a CELPE e a CPFL com 12 sítios e a CELPA com apenas 24

unidades consumidoras. O tratamento dos dados para as concessionárias

156

Page 171: Tcc   qualidade de energia

COELCE, CELPE e CPFL são semelhante, pois usam os limites estabelecidos

pelo ONS, porém cada uma possue metodologias de análise diferentes, devido

aos diferentes programas. Os fenômenos de análise em comum destas são

DHT, DV, VTCD, Pst e Plt. Enquanto que a CELPA trata apenas da avaliação

dos índices de continuidade individual e coletivo, bem como das variações

sustentadas de tensão e determinação dos níveis de distorção harmônica.

As concessionárias nacionais deverão em conjunto fazer um estudo com

número maior de sítios, para um longo período, pois assim o sistema de

monitoramento fornecerá dados mais consistentes. Já a CELPA deverá ampliar

seus estudos não apenas em um número maior de sítios e longo período de

análise, mas também avaliar um número maior de distúrbios de qualidade de

energia.

157

Page 172: Tcc   qualidade de energia

Capítulo 6

Conclusões

Quando a gente acha que tem todas as respostas, vem a vida e muda todas as

perguntas.

Luís Fernando Veríssimo

6.1.Comentários finais

Conforme mencionado neste trabalho a Qualidade da Energia Elétrica é

hoje apresentada como uma das principais áreas da engenharia elétrica com

ênfase em sistemas de potência. A principal razão para tal é o aumento da

sensibilidade dos equipamentos e componentes no sistema elétrico, bem como

suas utilizações de forma progressiva.

Estas consecutivas alterações e ampliações no setor elétrico, devido à

expansão do consumo e desenvolvimento tecnológico, despertam a

necessidade de se conhecer bem os fenômenos que afetam a qualidade da

energia elétrica, bem como possíveis soluções para minimizá-los, colaborando

no desenvolvimento de normas, limites e procedimentos adequados ao setor

elétrico nacional, como também o internacional.

No Brasil, Em virtude da necessidade de investigação das causas dos

distúrbios que prejudicam a qualidade de energia elétrica, a monitoração da

qualidade de energia elétrica passou a ser alvo de estudo. Por isso hoje no

mercado existem diversos sistemas de monitoramento que foram

desenvolvidos por universidades em parceria com concessionária em alguns

estados. Entretanto, a monitoração não fica restrita somente as

concessionárias, existem sistemas de monitoramento, por exemplo, em

algumas indústrias de processo contínuo que necessitam de qualidade de

energia de forma ininterrupta.

158

Page 173: Tcc   qualidade de energia

Por conseguintes, a monitoração da qualidade de energia elétrica é

necessária não apenas para definir o atual nível de qualidade de fornecimento,

mas também por ser uma necessidade contínua do consumidor e da

concessionária para assegurar o cumprimento dos índices, indicadores, limites

e outras características dos contratos diferenciados estipulados entre

consumidores, concessionárias e órgão regulador.

Com isso, a indicação de um programa de monitoração da qualidade da

energia elétrica apresentada neste trabalho é de grande importância para a

concessionária de energia elétrica local. Pois a determinação de indicadores

que expressem a qualidade de energia nos pontos de conexão com a

distribuidora, e em pontos estratégicos do ponto de vista da qualidade, permite

estabelecer relações de causa – efeito que podem subsidiar ações de caráter

preventivo ou corretivo para operação do sistema elétrico ou mesmo no

planejamento da operação e expansão do sistema elétrico.

Os benefícios que um programa contínuo de monitoração da qualidade

da energia pode trazer são bastante relevantes para a prestação de um serviço

de melhor qualidade aos consumidores, pois assim a concessionária passará a

conhecer melhor os possíveis problemas de seu sistema, podendo analisá-los

e planejar de forma adequada as soluções. Por exemplo, eventuais queixas de

consumidores, principalmente aqueles de grande porte ligados aos sistemas,

poderão ser mais bem avaliados com base em dados de medição.

No que se refere à questão regulatória, o registro de indicadores de

qualidade de energia fará com que as empresas possam estar melhor

preparadas, para atender aos requisitos impostos pelas Agências Reguladoras.

Por fim, para a implantação de um programa contínuo de monitoração

de qualidade de energia com os equipamentos e programas propostos neste

trabalho, é essencial e imprescindível que se tenha um sistema de

comunicação de dados confiável para a aquisição remota diária.

159

Page 174: Tcc   qualidade de energia

6.2.Sugestões de trabalhos futuros

Como trabalhos futuros são sugeridos:

Implantação de estudos de planejamento a curto, médio e longo prazo

utilizando algumas das técnicas mostradas neste trabalho para a

monitoração da QEE, para que a concessionária tenha o real

conhecimento de seu sistema quanto aos itens de Qualidade de

Energia, de forma que se tenha um zoneamento das condições de

implantação de novos clientes em pontos preestabelecidos, e medidas

preventivas possam ser adotadas, visando a eliminação de focos de

incidência de problemas relacionados à Qualidade de Energia Elétrica.

Desenvolvimento e implantação de um projeto piloto de monitoramento

da Qualidade de Energia Elétrica na Vila Permanente de Tucuruí ou na

cidade de Tucuruí. Este projeto deve envolver o maior número de

consumidores possível, para que também possa desenvolver um

trabalho de conscientização dos problemas relacionados à Qualidade da

Energia Elétrica.

Fazer um levantamento dos distúrbios da qualidade de energia elétrica

no Hospital Regional de Marabá (devido os aparelhos de alta tecnologia,

como o de ressonância eletromagnética, entre outros), para desenvolver

e implantar um projeto piloto de monitoramento dos fenômenos de

Qualidade de Energia Elétrica encontrados. Apresentando as influências

desses fenômenos nos exames médicos, centro cirúrgico e demais

setores importantes do hospital, e desenvolver um trabalho de

conscientização desses problemas.

160

Page 175: Tcc   qualidade de energia

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162

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163

Page 178: Tcc   qualidade de energia

[26] DNAEE – Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica.

Altera as alíneas “a” e “b” do inciso II da Portaria nº 47. Portaria nº 04, 10 de

janeiro de 1989.

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Ltda. Endereço na internet: http://www.instrumenti.com.br, maio de 2010.

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