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CONTRIBUIÇÃO DA OTIMIZAÇÃO DE ALOCAÇÃO DE EQUIPAMENTOS PARA AUTO-

RECUPERAÇÃO

Bruno Venâncio

Quem Somos:Após mais de 100 anos de história, a CPFL Energia se tornou uma empresa de energia completa, com negócios em distribuição, geração, comercialização de energia elétrica e serviços.

Visão:Energia é essencial ao bem-estar das pessoas e ao desenvolvimento da sociedade. Nós acreditamos que produzir e utilizar energia de forma sustentável é vital para o futuro da humanidade.

Missão:Prover soluções energéticas sustentáveis, com excelência e competitividade, atuando de forma integrada à comunidade.

Princípios:Criação de Valor, Compromisso, Segurança e Qualidade de Vida, Austeridade, Sustentabilidade, Confiança e Respeito, Superação e Empreendedorismo.

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Institucional

Fonte: cpfl.com.br

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Institucional

Fonte: cpfl.com.br

O que os consumidores do Sistema Elétrico de Potência (SEP) querem!?:

Que a energia elétrica seja fornecida com qualidade (dentro dos limites de tensão e frequência);

Que o grau de confiabilidade no sistema elétrico seja alto:

Maior tempo possível com disponibilidade de energia elétrica; Minimização do tempo de interrupção; Minimização dos números de interrupções;

Que o custo da energia elétrica seja o menor possível.

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Qualidade e Confiabilidade de Sistemas Elétricos

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E como as Distribuidoras de Energia Elétrica devem atender estes requisitos?:

Automatizar seu sistema de distribuição de energia elétrica;

Investimento em equipamentos telecomandados;

Aplicação do conceito de redes inteligentes (Smart Grids), através do uso de esquemas de Self-Healing;

Participação em projetos de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D);

Estudos de alocação ótima de chaves religadoras.

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Qualidade e Confiabilidade de Sistemas Elétricos

©2014 - A ENERGIA NA CIDADE DO FUTURO. UM PROJETO DO GRUPO CPFL ENERGIA.

Self-Healing:

Sistema com capacidade de detectar e isolar uma falta de forma automática, através de proteção inteligente e dispositivos de chaveamento. Atividade com pequena ou nenhuma intervenção humana;

Possuem tecnologia centralizada, semi-centralizada e distribuída.

Alocação Ótima de Chaves:

Estudo para definir os melhores pontos a serem instaladas chaves, com o objetivo de minimizar custos, indicadores de continuidade, perdas e etc, podendo levar em conta as restrições de manobras de carga e tensão.

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Self-healing e Alocação Ótima de Chaves

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Atualmente a CPFL em parceria com o CPqD, AVGarcia e Unicamp desenvolve o P&D ANEEL PA3010 Self Healing – Sistema para reconfiguração automática de rede e alocação ótima de religadores automáticos telecomandados;

O PA3010 tem como visão geral de projeto:

Existem diversas opções para reenergizar o sistema, mas qual é a melhor?

Qual o melhor local para instalar as chaves telecomandadas?

Como mensurar os benefícios e o grau de confiabilidade da solução?

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Iniciativas da CPFL em P&D – Self-Healing/Smart Grids

©2014 - A ENERGIA NA CIDADE DO FUTURO. UM PROJETO DO GRUPO CPFL ENERGIA.

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

O PA3010 tem os seguintes módulos:

Módulo de reconfiguração automática;

Módulo de alocação de chaves ótimas;

Módulo de pós-operação;

Módulo de estudos com GD;

Módulo de simulação.

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Iniciativas da CPFL em P&D – Self-Healing/Smart Grids

©2014 - A ENERGIA NA CIDADE DO FUTURO. UM PROJETO DO GRUPO CPFL ENERGIA.

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

O problema de restauração (reconfiguração) dos SDEE consiste, basicamente, em obter o estado de operação das chaves/disjuntores para isolar zonas do sistema que se encontram sob faltas permanentes (e/ou serviços de manutenção) e restaurar o serviço de fornecimento de energia elétrica onde possível.

Na restauração cargas são remanejadas entre alimentadores atendendo a critérios como: qualidade do serviço prestado, volume de carga e/ou número de consumidores atendidos, mínimo número de chaveamentos e ainda, prioridade no atendimento.

O problema de restauração é um problema de planejamento de curto prazo e deve ser resolvido de maneira on-line.

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Self-Healing

©2014 - A ENERGIA NA CIDADE DO FUTURO. UM PROJETO DO GRUPO CPFL ENERGIA.

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

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Self-Healing

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Chave Fechada

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Fonte: P&D ANEEL - PA3010

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Chave Fechada

Chave Aberta

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

Função Objetivo:

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Self-Healing

F.O = M1 (potencia da carga não atendida [kW]) +M2 (número de consumidores não atendidos [Número inteiro positivo]) +M3 (EUSD da carga não atendida [R$]) +M4 (energia não atendida [kWh]) +M5 (número de ações de chaveamentos [Número inteiro positivo]) +M6 (perdas de potência ativa [kW]).

e

P1 (Violação das capacidades dos transformadores [kVA]) +P2 (Violação dos limites de corrente dos cabos e dos alimentadores [A]) +P3 (Violação dos limites de tensão dos nós [kV]).

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

O self-healing será mais eficiente, conforme a disponibilidade de chaves automatizadas, como também se a inserção das mesmas foi realizada em pontos estratégicos ou ótimos;

Desta necessidade de tornar o self-healing ainda mais eficiente, surgiu a ideia de implementar um módulo de alocação ótimo de chaves, que levasse em conta também o desempenho do self-healing e não somente dos indicadores de continuidade e de custos;

Assim o módulo de alocação ótima de chaves pode ser utilizado para o planejamento das redes de distribuição, já levando em conta o self-healing em tempo real.

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Self-Healing

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Fonte: P&D ANEEL - PA3010

A alocação de chaves de interconexão nos sistemas de distribuição de energia elétrica éum problema de planejamento que determina os pontos do sistema onde um número determinado de chaves deve ser instalado, visando melhorar a confiabilidade do sistema;

Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (DEC);

Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (FEC);

Energia Não Suprida (ENS);

Para avaliar a qualidade de cada solução de alocação é necessário determinar analiticamente os índices de confiabilidade DEC, FEC, e ENS a partir do local e da operação das chaves instaladas;

De fato, para cada proposta de alocação é necessário resolver vários subproblemas de restauração com o objetivo de avaliar o índice ENS médio.

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Módulo Alocação Ótima de Chaves

Alocação e/ou realocação de equipamentos de manobra na rede, levando em conta restrições elétricas;

Otimizar as manobras na rede de distribuição de forma a garantir a melhoria nos indicadores e aumentar a satisfação dos clientes;

Indicação de locais com restrição para instalação;

Indicação dos ganhos em DEC, FEC, ENS em MWh, ENF (em R$) e Compensação (em R$);

Indicação dos custos associados a aplicação da solução.

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Módulo Alocação Ótima de Chaves

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Função Objetivo:

min { f1 + f2 + f3 }

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Alocação Ótima de Chaves

DEC + FEC Restauração Investimentos

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

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Alocação Ótima de Chaves

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

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Alocação Ótima de Chaves

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

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Alocação Ótima de Chaves

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

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Alocação Ótima de Chaves

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

Resultados e Ganhos

Detalhes do estudo Pesos utilizados; Ganhos financeiros e custos; Resultado antes e após a alocação; Exibir chaves.

Mapa georreferenciado Legenda; Situação antes e depois da alocação; Zoom; Tela cheia.

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Resultados e Ganhos do Módulo Alocação Ótima de Chaves

©2014 - A ENERGIA NA CIDADE DO FUTURO. UM PROJETO DO GRUPO CPFL ENERGIA.

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

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Resultados e Ganhos do Módulo Alocação Ótima de Chaves

Fonte: P&D ANEEL - PA3010

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Cada vez mais para manter a qualidade de fornecimento de energia será necessário investimento em smart grids e esquemas de self-healing;

Em um futuro teremos muitos equipamentos telecomandados nas redes de distribuição e a avaliação da instalação destes equipamentos sem o uso de um algoritmo de alocação e ferramentas computacionais pode não ser eficiente;

Utilizar um algoritmo de alocação ótima que leve em conta a atuação do self-healing, fornece uma opção para que em tempo real sejam realizadas mais manobras, tornando o self-healing mais eficiente;

Com a utilização de uma ferramenta de alocação, os estudos de alocação de chaves (planejamento), não ficam dependentes exclusivamente da experiência dos usuários da rede, mas também não deixam de fornecer aos especialistas uma possibilidade de análise automatizada de vários casos de interesse.

Considerações Finais

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OBRIGADO!

Bruno VenâncioEmail: bvenancio@cpfl.com.br