Este documento descreve a metodologia utilizada para implantar programas de análise de redes da CEPEL na Eletronorte, incluindo o Configurador de Redes e o Estimador de Estados. Inicialmente, tentou-se utilizar o ambiente SCADA existente, mas isso trouxe problemas como identificadores de variáveis duplicados e necessidade de muitos reinícios. Posteriormente, criou-se uma plataforma de teste separada para desenvolvimento. Atualmente, o desenvolvimento é centralizado na sede da empresa.

1. Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia Faculdade de Engenharia Elétrica IMPLANTAÇÃO DOS PROGRAMAS DE ANÁLISE DE REDES DO CEPEL NA ELETRONORTE. Marcelo Siqueira da Silva - 04020002001 INSTITUTO DE TECNOLOGIA ITEC

2. Membros da Banca Examinadora Prof. Dr. Ubiratan Holanda Bezerra (Orientador) Engº Daniel Augusto Martins (Co-Orientador) Profa. Dra. Maria Emília de Lima Tostes (membro da banca) Prof. Dr. Marcus Vinicius Alves Nunes (membro da banca)

3. Este trabalho tem como objetivo apresentar a metodologia utilizada para a implantação dos programas de análise de redes do CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica) na Eletronorte e as dificuldades técnicas, ergonômicas e culturais encontradas na ativação desses programas, entre eles o Configurador de Redes e o Estimador de Estados, abordando-os da seguinte maneira: Apresentar a metodologia aplicada no desenvolvimento da implantação dos programas e análise de redes do Cepel; Fazer a apresentação dos parâmetros utilizados na configuração do Estimador de Estado; Apresentar as dificuldades de encontrar dados confiáveis para fazer a configuração da rede. As dificuldades de comissionar as funções de análise de redes antes da sua entrega para operação industrial Resumo

4. Diagrama Simplificado do Processo de Estimação Considera nulos: Erros de Parâmetros, de Configurador e de medidas analógias. Critério dos Mínimos Quadrados Ponderados: Considera todas as medidas erradas, ou seja, próximo do valor verdadeiro mas diferente dela por um erro desconhecido.

5. SAGE/EMS = SAGE/SCADA + SAR (Sistema de Análise de Redes) O SAGE (Sistema Aberto de Gerenciamento de Energia) é um sistema computacional que executa as funções de gerenciamento de energia em sistemas elétricos de potência. Suportado por uma arquitetura que contempla, em toda a sua plenitude, as características de sistemas abertos: A Modelagem EMS no SAGE

6. Portabilidade: Opera em diferentes plataformas de hardware e software. Modularidade: Tornar simples a inclusão, eliminação e alteração de módulos ou mesmo de novos Centros de Controle. Interconectividade: Pode ser instalado e operado em plataformas de hardware heterogêneas, com equipamentos de diferentes portes e fabricantes. Expansibilidade: Pode crescer gradualmente. Pois a configuração física da rede é transparente, permitindo a utilização de diversas tecnologias de rede Escalabilidade : É usado em todos os níveis de supervisão e controle, desde sistemas locais, centros regionais, centros de operação do sistema e até centros nacionais A Modelagem EMS no SAGE

7. A base fonte do SAGE utiliza um modelo de dados relacional. Ou seja, uma base de dados relacional é modelada através de entidades, atributos e relacionamentos entre as entidades. A Entidade é um ente abstrato que caracteriza um ponto fundamental para a organização das informações em uma base de dados relacional, ou seja, é algo sobre o qual se deseja armazenar informações; O Atributo é o nome dado a uma característica da entidade, isto é, os atributos de uma entidade definem as informações que se deseja armazenar sobre ela; O Relacionamento é a maneira pela qual duas entidades estão associadas entre si. A Modelagem EMS no SAGE

8. A Modelagem EMS no SAGE

9. Principais Arquivos do Configurador de Redes: LIG.dat : Descreve a conexão de cada terminal dos equipamentos aos pontos de conexão da estação. SBA.dat : Corresponde a cada trecho dos barramentos da estação que podem ser seccionados. CNC.dat : Define conectores à estação, que são os equipamentos de manobra constituídos por chaves seccionadoras e disjuntores. LTR.dat : Apresenta as linhas de transmissão em uma estação. EST.dat : Defini as estações em uma instalação, sendo ela o conjunto de equipamentos que estão conectados a um mesmo nível de tensão. CAR.dat : Corresponde à modelagem de uma linha de transmissão ou de um transformador que foi desprezado do sistema de interesse. Arquivos do Modelo EMS

10. Principais Arquivos do Programa Estimador de Estados : PAS.dat : D efinem relacionamentos entre os pontos de medição analógica com os equipamentos e as estações. PDS.dat : D efinem o relacionamento entre os pontos de medição digital com os equipamentos e as estações. REA.dat : Define os parâmetros do equipamento reator utilizado. TR2.dat : Define os parâmetros do equipamento transformador de dois terminais. TR3.dat : Define os parâmetros do equipamento transformador de três terminais. CSI.dat : Define os parâmetros do Compensador Síncrono. CSE.dat : Define os parâmetros do Capacitor Série. CRE.dat : Define os parâmetros do Compensador Estático Controlável. BCP.dat : Define os Parâmetros do Banco de Capacitor. Arquivos do Modelo EMS

11. Arquivos do Modelo EMS

12. Parâmetros Necessários para Execução do Configurador de Rede: Descrição Estática da Topologia da Rede Elétrica: Descreve a conexão entre os equipamentos elétricos e de manobra. Estado Atualizado das Chaves e Disjuntores: Apresenta o estado atualizado de chaves e disjuntores atualizados pelo SCADA. Modelo de Barras Referente à Execução Anterior : A cada execução,o configurador de rede atualiza o modelo de barras a partir do modelo anterior. Estados das Chaves e Disjuntores Referentes à Execução Anterior: Identifica as chaves e disjuntores que sofreram alteração de estado desde a última execução de programa. Medidas Analógicas: É necessária para verificar a consistência dos equipamentos que apresentam erros de topologia Parâmetros do SAGE EMS

13. Interface Gráfica : Tela Controle de execução controlar a execução das diversas aplicações instaladas no sistema SAGE: Configurador, executar programa, Ativação(manual, evento ou periódica) Parâmetros do SAGE EMS

14. Parâmetros do SAGE EMS Tela Parâmetros do Configurador Interface Gráfica :

15. Parâmetros do SAGE EMS Unifilar de Ilhamento Interface Gráfica :

16. Parâmetros do SAGE EMS Pontos Digitais Alterados pelo Configurado Interface Gráfica :

17. Parâmetros Necessários para Execução do Estimador de Estado: Modelo da Conectividade Elétrica: Apresenta os dados que descreve a conectividade dos equipamentos do sistema elétrico, a partir dos estados digitais dos equipamentos de manobra. Dados dos Pontos de Medidas Analógica: Valores dos limites (operativos, físico e de escala) dos pontos de medida analógica. Dados Estáticos do Banco de Dados: apresenta os dados cadastrais acerca dos parâmentos da rede elétrica e do sistema de telemedição. Parâmetros do Estimador de Estados : indica os dados específicos para a execução do Estimador de Estado (tolerâncias de convergências, números máximos de interações e de reestimações. Etc.) Parâmetros do SAGE EMS

18. Interface Gráfica : Tela Parâmetros do Estimador Estados Parâmetros do SAGE EMS

19. Interface Gráfica : Sumário das medidas com Erros Grosseiros Parâmetros do SAGE EMS

20. Interface Gráfica : Medidas Excluídas pelo Estimador Parâmetros do SAGE EMS

21. Interface Gráfica : Alarmes do Estimador de Estados Parâmetros do SAGE EMS

22. A Metodologia de Implantação no COR-PA 1º Opção: Utilização do próprio ambiente de operação em tempo real para a implantação do SAR. O ambiente SCADA já se encontrava em funcionamento e, portanto, seria natural utilizá-lo como base e simplesmente adicionar a ele os dados e programas do SAR. Entretanto esta abordagem não se mostrou eficiente. Encontramos grande dificuldade em utilizar ambiente de operação para a implantação do SAR. As principais dificuldades são listadas a seguir: Identificadores das variáveis. Relançamentos freqüentes do sistema informático. Modernização do SPCS da Empresa.

23. A Metodologia de Implantação no COR-PA Identificadores das variáveis. O identificador das variáveis ou TAG que é um conjunto de caracteres de tamanho fixo (24 letras e números e alguns caracteres de pontuação) é utilizado então para a localização de uma variável. O sistema não admite dois IDs associados a uma variável ou duas variáveis associadas a um mesmo ID. Para que o ID faça o seu papel de mnemônico é necessário então que ele possa ser lido e sua leitura possa se utilizada para traduzir o nome de uma variável. EX: GMBR602VBV (Tensão na barra II do pátio de 230 KV da Subestação de Guamá). A falta de padronização dos TAG’s tornou a implantação extremamente dificil, tornando-se a maior fonte de erros na geração dos arquivos “CNC.dat” e “LIG.dat”.

24. A Metodologia de Implantação no COR-PA Relançamentos freqüentes do sistema informático. Como o sistema em desenvolvimento exigia a inclusão de um grande número de informações, os relançamentos do sistema tornava-se necessário para o reconhecimento da nova base de dados. Entretanto, O SAGE não admite, salvo pequenas e perigosas exceções, a alteração da base de dados on-line e em tempo de execução. Assim, cada erro descoberto, por menor que fosse, exigia que se refizesse todo o procedimento de geração da base de dados off-line, sua transferência para o ambiente linux, sua validação em ambiente de execução, parada e relançamento do sistema informático.

25. A Metodologia de Implantação no COR-PA Relançamentos freqüentes do sistema informático. Para se conseguir o relançamento de um centro de operação é necessário seguir todo um ritual composto pela: Emissão de uma “ordem de serviço - O.S.” no sistema SAP/R3; Espera por sua autorização pelos operadores do sistema do centro de operação regional; Sua transferência para o Centro de Operação da Transmissão – COT na sede da Empresa, sua transmissão ao Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS com antecedência de alguns dias e, finalmente, sua autorização. Além disso, um tempo que poderá tomar várias horas é exigido pelo SAP/R3 na abertura e fechamento da O.S.

26. A Metodologia de Implantação no COR-PA Modernização do SPCS da Empresa. A empresa vem sofrendo uma completa modernização do seu sistema de controle, proteção e supervisão - SPCS associado ao sistema elétrico. Este projeto, denominado na Empresa como “RETROFIT”, nos obrigava a efetuar alterações significativas na base de dados do sistema, com a conseqüente adequação nos arquivos relativos ao EMS e toda a implicação decorrente disto como relançamento do sistema testes de verificação das alterações relativamente ao funcionamento dos programas de análise de redes, principalmente ao configurador de estados e ao estimador de estados.

27. A Metodologia de Implantação no COR-PA 2º Opção: Utilização de uma plataforma de desenvolvimento (mosqueiro) para a implantação do SAR: Resolveu-se então montar uma plataforma informática específica para o desenvolvimento e testes de implantação do SAR. Esta plataforma, na verdade, se constituiu em um centro de operação completo, constituído do gateway SAGE que passou a receber as informações relevantes ao SAR a partir dos outros centros de operação. Neste ambiente, não mais sujeito as restrições de relançamento, pode-se chegar a um funcionamento satisfatório dos dois primeiros programas da cadeia SAR, o configurador da rede e o estimador de estados.

28. A Metodologia de Implantação no COR-PA 3º Opção(ATUAL): Centralização do desenvolvimento na sede da empresa: Após dois anos de trabalho notou-se que a Regional do Pará não era o único na Empresa a buscar a implantação da ferramenta. Como estes programas são tão mais eficientes quanto maior a abrangência do sistema elétrico coberta por eles verificou-se que, obviamente, estávamos realizando re-trabalho. Novamente resolveu-se alterar o cenário e optou-se pela centralização do desenvolvimento e a implantação do sistema na sede da empresa. Foi constituído então um grupo de trabalho permanente com a atribuição específica deste assunto e, de forma a não perder a oportunidade de oferecer a ferramenta, ainda que não satisfatoriamente pronta aos usuários, foram oferecidas réplicas deste sistema informático na Regional de forma que o trabalho foi reduzido a eventual troca da base de dados da plataforma de cada Regional.

29. Considerações Finais A implantação dos Programas de Análise de Redes é um esforço antigo da Eletronorte para ter essas ferramentas em funcionamento e em pleno uso. A Eletronorte ainda não sabe quando este modelo estará se executando no sistema central e até mesmo se esta migração vai acontecer. Outro importante aspecto abordado é a preocupação com a garantia da manutenção e o pleno uso do Estimador de Estado, não só pelas equipes de Operadores, mas também por Engenheiros e Técnicos das áreas Normativas, Pós-Operação, Estudos Elétricos, Controle e Proteção. A manutenção da base de dados e a atualização do configurador de redes sempre que um equipamento novo entrar em operação é importante para a não defasagem do programa.

30. Considerações Finais Aumento da observabilidade do Sistema, principalmente nos níveis de tensão de 69 kV; Inclusão da supervisão de grandezas elétricas de instalações pertencentes a outros agentes de Geração e Transmissão de fronteira como o Sistema CHESF, julgado como importantes para a qualidade da estimação de estado.

31. Agradecimentos A Deus por ter me concedido sabedoria e perseverança no decorrer da construção deste trabalho. Aos meus pais João Gomes da Silva e Vilma Siqueira da Silva pelo carinho, amor, paciência, amizade e confiança depositada a minha pessoa. A minha esposa Daniela Travassos pelo carinho, apoio,atenção, amor, desde o tempo de cursinho. As minhas irmãs Danielle, Márcia e Nila pelo apoio e companheirismo. Ao Engenheiro Daniel Augusto Martins que na verdade foi mais que um supervisor, pela orientação no desenvolvimento deste trabalho.

32. OBRIGADO!!!!