BR102019010033A2 - Equipamento de medição de qualidade de energia modular para reguladores de média tensão e sistema modular de processamento de dados com múltiplas funcionalidades - Google Patents

Abstract

equipamento de medição de qualidade de energia modular para reguladores de média tensão e sistema modular de processamento de dados com múltiplas funcionalidades. a presente invenção pertence ao campo da medição e é capaz de analisar parâmetros elétricos da rede de distribuição, incluindo questões de qualidade de energia, bem como a execução de aquisição de dados e rotinas de comunicação. o equipamento de medição (10) constitui-se de uma placa de circuito (pci) integrada a um invólucro (10a) de um regulador de tensão (rt) convencional, tal como o relé único assimétrico (r.u.a) do tipo aplicado em sistemas de distribuição comercial de média tensão com alimentação, com sistemas de medição (tp e tc) e protocolos de comunicação comuns ao mesmo; o equipamento de medição (10) inclui um sistema modular de processamento de dados (11) com múltiplas funcionalidades, as quais são, assim, definidas: de combate às perdas de energia, analisador de qualidade de energia elétrica com oscilografia dos sinais elétricos em regime permanente e transiente com características de protocolos de comunicação em vigência e baseada nos conceitos de smart grids ou redes inteligentes de energia elétrica; o equipamento de medição (10) realiza todas as funcionalidade mencionadas a partir de um único ponto de instalação com a rede elétrica.

Description

EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO DE QUALIDADE DE ENERGIA MODULAR PARA REGULADORES DE MÉDIA TENSÃO E SISTEMA MODULAR DE PROCESSAMENTO DE DADOS COM MÚLTIPLAS FUNCIONALIDADES CAMPO TÉCNICO

[001] Refere-se a presente patente de invenção de um equipamento de medição de qualidade de energia modular para reguladores de média tensão e processamento de dados com múltiplas funcionalidades, mais precisamente de um equipamento de medição cujo sistema de processamento é integrado em um sistema automático comercial relé regulador de tensão usado em sistemas de distribuição de média tensão. O sistema de processamento modular do equipamento de medição é capaz de analisar parâmetros elétricos da rede de distribuição, incluindo questões de qualidade de energia, bem como a execução de aquisição de dados e rotinas de comunicação.

HISTÓRICO - FUNDAMENTO

[002] O setor elétrico brasileiro vem sofrendo grandes transformações ao longo das últimas décadas. Nos anos 80, o modelo estatal adotado começou a apresentar sinais de enfraquecimento. Como exemplo pode ser citado o questionamento da tarifa equalizada nacionalmente pois a mesma não incentivava uma gestão eficiente dos recursos energéticos [1]. Na década de 90, como resultado deste enfraquecimento, foi anunciada a desverticalização das empresas do setor elétrico brasileiro [2] com a introdução dos agentes de geração, comercialização, transmissão e distribuição de energia elétrica [3]. Com a privatização de grande parte das empresas do setor elétrico no Brasil, surgiu a necessidade de criação de órgãos reguladores, como a Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL, com o objetivo de fiscalizar e estabelecer novas regras, tais como os Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional - PRODIST [4], de forma a garantir a qualidade do serviço de fornecimento de energia aos consumidores finais. No início dos anos 2000 outra grande mudança ocorreu com a introdução do Novo Modelo do Setor Elétrico que alterou normas de segurança no suprimento, modicidade tarifária e inserção social, em particular, pelos programas de universalização como o "Luz para Todos" [5].

[003] Além disso, no início da última década, ocorreu uma grande conscientização da população brasileira com relação aos seus direitos de consumidor, aumentando a cobrança da qualidade do serviço de energia elétrica tornando este produto indispensável, não só em quantidade, mas também em qualidade. Finalmente, no ano de 2012, com a aprovação da Resolução Normativa ANEEL n° 482/2012 [6], os conceitos de Smart Grid e Geração Distribuída (GD) começaram a ser implementados nas redes de distribuição.

[004] Todas essas mudanças, estruturais e de conscientização, trazem novos desafios aos profissionais que atuam nas empresas do setor elétrico. Em particular, destacam-se as empresas de distribuição de energia elétrica visto que essas são o elo direto entre o consumidor final e o sistema elétrico. Nesse contexto, o planejamento e a operação das redes de distribuição de energia elétrica, tarefas cotidianas dos engenheiros das distribuidoras de energia, tornaram-se extremamente desafiadores, visto as exigências das novas regulamentações e cobranças dos consumidores.

[005] Como novos desafios, do ponto de vista do planejamento técnico, podem ser citados as inserções das GDs que alteram o carregamento dos alimentadores e, por consequência, na base de previsão de demanda drenada em cada circuito. Assim, um aumento da penetração de unidades de GD tende a reduzir, numa primeira análise, o carregamento dos alimentadores.

[006] Inicialmente visto por muitos como solução para a postergação de investimentos em redes de distribuição, o aumento dessa na penetração deve ser avaliado com bastante cautela, pois é necessário considerar não só sua capacidade instalada e ponto de conexão, mas também o grau de disponibilidade da GD e sua potência firme [7]-[9]. Além disso, novas análises dos fluxos de potência dos sistemas de distribuição, com maior complexidade devido a bidirecionalidade das correntes, devem ser realizadas de forma a atender o critério de combate as perdas técnicas revisadas periodicamente pela ANEEL. Dessa forma, novas variáveis deverão ser levadas em consideração, aumentando a complexidade do planejamento técnico das redes de distribuição [10]-[12].

[007] Do ponto de vista da operação das redes de distribuição, pode ser citado como desafio o crescimento do uso dos equipamentos eletroeletrônicos, poluidores naturais da rede elétrica, que combinado com o aumento da cobrança dos consumidores por uma energia com maior qualidade é um paradoxo ainda em estudo e discussão na sociedade [13]-[15].

[008] Independente da solução adotada pela distribuidora, o primeiro passo para solucionar esses novos desafios passa indiscutivelmente pelo monitoramento da energia elétrica e pela automação dos equipamentos do sistema de distribuição. Entretanto, observa-se que o Brasil, do ponto de vista de desenvolvimento tecnológico, ainda está distante dos grandes centros internacionais, o que acarreta em um custo elevado de aquisição e manutenção dos equipamentos importados para utilização nas redes de distribuição. Nesse contexto, algumas melhorias dos equipamentos da rede de distribuição, tais como Religadores, Reguladores de Tensão (RT), Bancos de Capacitores Automáticos, Medidores de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) vêm sendo propostos dentro do cenário nacional, a partir dos projetos de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), para a otimização dos indicadores de qualidade da distribuição de energia [16][17]. Contudo, a combinação das características de medição da QEE, automação no controle dos indicadores da rede e oscilografia das tensões e correntes não é comum no desenvolvimento de equipamentos nacionais e até internacionais. Em outras palavras, os equipamentos atualmente desenvolvidos têm a funcionalidade específica de medição ou de manutenção do sistema de distribuição.

[009] Nesse contexto, a presente patente apresenta um Equipamento de Medição, mais precisamente de um Regulador de Tensão (RT) de média tensão com tecnologia nacional, concebido dentro da plataforma de P&D da ANEEL, que contém as funcionalidades de um analisador de QEE (Medidor de Qualidade de Energia Elétrica) com oscilografia dos sinais elétricos em regime permanente e transiente com características de comunicação modernas baseadas nos conceitos de “Smart Grids" ou redes inteligentes de energia elétrica instaladas em medidores digitais inteligentes com controle automatizado da tensão em regime permanente.

DO ESTADO DA TÉCNICA

[010] Uma breve pesquisa ao estado da técnica permitiu conhecer alguns documentos que tratam de equipamentos que permitem o monitoramento da 'qualidade de energia', preferencialmente em estado monofásico ou trifásico.

[011] O documento BR PI 9905538-4 (ELETRONORTE) trata de um instrumento para medir e monitorar os valores dos parâmetros de qualidade da energia elétrica, registrando eventos fora de faixas consideradas normais e possibilitando imediatas providências de correção quando esses valores forem atingidos. O Instrumento é caracterizado por realizar suas tarefas em tempo real, onde qualquer ocorrência anormal na rede elétrica é imediatamente medida e registrada em meio magnético de armazenamento e impresso a critério do usuário. Porém, tal equipamento não alcança a integralidade dos objetivos propostos na presente invenção.

[012] O documento BR PI 0303529-8 (LACTEC) descreve a possibilidade de monitoração da qualidade de energia elétrica através de um instrumento de monitoração da qualidade do fornecimento de energia elétrica da rede elétrica de baixa tensão, com vistas a contemplar, nas três fases, os fenômenos associados às tensões em total conformidade com as normas e resoluções da ANEEL e, tendo como base, uma estrutura própria contendo customizado, integrado e disposto um conjunto de medidores remotos como elementos centrais de coleta e guarda temporária dos dados sobre a qualidade do fornecimento de energia elétrica e uma central de comando integrada como elemento central de recebimento e processamentos de todos os dados coletados pelos medidores remotos.

[013] O documento BR 102013005504-2 (LIGHT) se refere a um equipamento para medição, de forma simultânea, de dados de balanço energético e qualidade de energia em linhas de distribuição elétrica de média tensão, compreendendo um circuito único para as funções de balanço energético e qualidade de energia incluindo uma CPU embarcada, uma placa conversora A/D, uma unidade de armazenamento local do tipo disco de estado sólido (SSD) e um módulo Wi-Fi para a comunicação; em que os eventos na linha elétrica de média tensão são registrados com um relógio de tempo universal, por GPS, e os dados são transmitidos através de um modem GSM/GPRS, de quatro bandas, para um servidor de arquivos na concessionária de energia elétrica.

[014] A pesquisa ainda verificou outros documentos, tais como BR11201400867-0 (SCHNEIDER ELECTRIC), CN 203339804 (STATE GRID CORP) e BR 102016028686-7 (DEFENSA) que tratam de equipamentos de gestão e consumo da qualidade da energia elétrica, porém observou-se que produtos encontrado no mercado possuem características individuais (não agregam as funcionalidade prevista na presente patente), aumentado o custo de aquisição, instalação e manutenção da concessionária.

[015] Assim sendo, como visto, no mercado podem ser encontrados os seguintes equipamentos: i) conjuntos de medição aplicados para medição de faturamento de energia elétrica; ii) medidores de qualidade de energia elétrica aplicados para medição dos eventos relacionados a conformidade da tensão; iii) reguladores de tensão aplicados para fazer a manutenção da tensão dos alimentadores.

[016] Conclui-se, desta forma, que nenhum dos documentos apontados revela um equipamento único de medição e processamento de dados com múltiplas funcionalidades em um único ponto de instalação com a rede elétrica, tal como exposto doravante.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[017] Na patente ora requerida, o equipamento de medição de qualidade de energia modular para reguladores de média tensão e processamento de dados com múltiplas funcionalidades refere-se, mais precisamente de um equipamento de processamento de qualidade de energia elétrica modular, com funcionalidade de combate à perdas, completamente adaptável que agrega funcionalidades ao conceito já estabelecido de reguladores de tensão, que, em sua essência, possuem escopo bem definido voltado para a manutenção da tensão em sistemas de distribuição dentro dos valores pré-definidos pela concessionária e órgãos reguladores.

[018] Dessa forma, o equipamento modular agrega um conceito de análise de qualidade de energia elétrica em alta tensão segundo a norma nacional vigente (PRODIST), o que não é feito por nenhum equipamento no mercado nacional nem internacional. Além disso, a precisão do processamento das variáveis elétricas oriundas dos requisitos de amostragem para qualidade de energia elétrica propicia informações precisas sobre fluxo de potência, podendo então, ser essa informação, usada para o combate às perdas no sistema de distribuição.

[019] O combate às perdas é realizado pela diferença das Energias Medida e Faturada em blocos subsequentes de alimentadores, conforme apresentado na fórmula abaixo. A energia do bloco 1381 é calculada usando-se a informação sobre fluxo de potência do sistema modular desenvolvido no regulador de tensão RT1381 e no regulador de tensão RT1374.

[020] Caso essa diferença (retirando-se as perdas técnicas ∑PerTec e a iluminação pública ΣΙΡ) seja maior do que a energia faturada do bloco, há uma suspeita de desvio ocasionado por ligações clandestinas nesse alimentador.

[021] Notoriamente, a junção das funcionalidades de regulação de tensão, processamento da qualidade de energia segundo normatização nacional e funcionalidade de combate às perdas em sistemas de distribuição constitui-se em um novo equipamento com características não encontradas em nenhum outro equipamento nacional ou importado.

[022] Outro objetivo desta invenção, atendendo às premissas da ANEEL, foi prever que o equipamento e respectivo sistema desenvolvido, além da modularidade, é integrado ao relé existente sem alterar as configurações do mesmo, tais como protocolo de comunicação, volume e alimentação, facilitando assim a sua integração.

[023] Outro objetivo, ainda em atendimento às necessidades de mercado, visando facilitar a instalação e baixar custo para tal, foi prever que o equipamento e sistema desenvolvido é totalmente integrado ao R.U.A., ou seja, é incorporado ao invólucro do relé com alimentação, sistema de medição (TP - Transformador Potencial e TC -Transformador Corrente) e protocolos de comunicação comuns ao mesmo.
Outro objetivo é apresentar um equipamento de medição e processamento de dados com múltiplas funcionalidades (combate as perdas, qualidade de energia e registrador oscilógrafo) com tecnologia nacional de baixo custo que possa realizar todas as funcionalidade supracitas em um único ponto de instalação com a rede elétrica.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[024] Para melhor compreensão do objeto da presente patente, far-se-ão referências aos desenhos anexos, em que:

[025] A Figura 1 apresenta, a título de melhor compreensão, porém sem exclusividade, um Relé Único Assimétrico (R.U.A.) de mercado, no qual passa a ser instalado o equipamento e respectivo sistema modular especialmente desenvolvido;

[026] As Figuras 2A e 2B ilustram as vistas das superfícies da placa modular de circuito elétrico desenvolvida para o presente equipamento e sistema da presente invenção;

[027] A Figura 3 apresenta o esquemático, em diagrama de blocos, do sistema modular desenvolvido integrado ao relé do RT (R.U.A.) convencional ilustrado na Figura 1;

[028] A Figura 4 ilustra a Bancada de Testes com diferentes situações para verificar as possíveis variáveis nas medições realizadas pelo equipamento modular;

[029] As Figuras 5A e 5B mostram as formas de onda resultado de um segundo teste feito na Bancada da Figura 4, definido como "Medição em Regime Permanente" - Nesse teste foi realizado a medição da tensão e da corrente em regime permanente em uma carga trifásica não-linear com tensão de alimentação desequilibrada;

[030] As Figuras 6A e 6B mostram as formas de onda resultado de um primeiro teste feito na Bancada da Figura 4, definido como "Medição da Distorção Harmônica" nas formas "Individual de Tensão" (Figura 6A) e "Individual de Corrente" (Figura 6B);

[031] As Figuras 7A ,7B e 7C mostram as formas de onda resultado de um terceiro teste feito na Bancada da Figura 4, definido como "Medição de Distúrbios de Tensão de Curta Duração" onde foi realizada uma configuração da fonte programável para inserir um afundamento de tensão (evento 1, Fig. 7A), uma interrupção de tensão (evento 2, Fig. 7B) e um afundamento e elevação de tensão, simultâneos em fases diferentes (evento 3, Fig. 7C).

DESCRIÇÃO DETALHADA DO OBJETO

[032] A presente invenção trata de "EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO DE QUALIDADE DE ENERGIA MODULAR PARA REGULADORES DE MÉDIA TENSÃO E SISTEMA MODULAR DE PROCESSAMENTO DE DADOS COM MÚLTIPLAS FUNCIONALIDADES", onde o inovado equipamento de medição (10) constituir-se de uma placa de circuito (PCI) integrada a um invólucro (10a) de um regulador de tensão (RT) convencional, tal como o Relé Único Assimétrico (R.U.A) do tipo aplicado em sistemas de distribuição comercial de média tensão com alimentação, com sistemas de medição (TP e TC) e protocolos de comunicação comuns ao mesmo; o equipamento de medição (10) inclui um sistema modular de processamento de dados (11) com múltiplas funcionalidades, as quais são, assim, definidas: de combate às perdas de energia, analisador de qualidade de energia elétrica com oscilografia dos sinais elétricos em regime permanente e transiente com características de protocolos de comunicação em vigência e baseada nos conceitos de "smart grids" ou redes inteligentes de energia elétrica; o equipamento de medição (10) realiza todas as funcionalidade mencionadas a partir de um único ponto de instalação com a rede elétrica.O hardware (Figura 1) é do tipo composto carenagem (10a) e circuitos de alimentação, adequação de sinais, processamento, periféricos de entrada e saída (IOs) e interfaces de comunicação do sistema modular desenvolvido com o sistema convencional do relé de tensão (RT).

[033] A funcionalidade de combate às perdas do sistema modular processador de dados (11) utiliza a precisão do processamento das variáveis elétricas oriundas dos requisitos de amostragem para qualidade de energia elétrica, propiciando informações precisas sobre fluxo de potência, podendo então ser essa informação usada para o combate às perdas no sistema de distribuição.

[034] Mais precisamente, a funcionalidade de "combate às perdas" é realizada pela diferença das Energias Medida e Faturada em blocos subsequentes de alimentadores, conforme apresentado na formulação abaixo.

[035] A energia do bloco 1381 é calculada usando-se a informação sobre fluxo de potência do sistema modular desenvolvido no regulador de tensão RT1381 e no regulador de tensão RT1374. Caso essa diferença (retirando-se as perdas técnicas ∑PerTec e a iluminação pública ∑IP) seja maior do que a energia faturada do bloco, há uma suspeita de desvio ocasionado por ligações clandestinas nesse alimentador.

[036] De acordo com a Figura 3, o sistema modular processador dados (11) inclui, ainda:

• - um circuito de alimentação (11a) responsável por estabilizar o fornecimento de energia ao sistema modular desenvolvido por meio de um conversor CC-CC;
• - um circuito de adequação (11b) responsável por ajustar as variáveis elétricas da rede (tensão e corrente) para níveis compatíveis com o dispositivo de medição, garantindo a integridade do sinal amostrado no ponto de vista de representação espectral e proteção contra sobretensões e sobrecorrentes oriundas da rede de distribuição de média tensão;
• - um circuito de processamento (11c) responsável por toda análise dos parâmetros elétricos da rede bem como a execução das rotinas de aquisição de dados e de comunicação.

[037] A comunicação do sistema modular (11) é baseada em 3 vertentes distintas:

• (i) comunicação entre módulo de qualidade de energia e o relé do Regulador de tensão (RT), sendo responsável pelo envio das variáveis elétricas adquiridas por meio do processamento da qualidade de energia elétrica para o SCADA por meio do protocolo DNP RS232 (11d), em um canal já usado pelo tráfego de informações do Regulados (RT);
• (ii) comunicação RS232 externa (RC) sendo responsável para enviar informações do módulo de qualidade para o mundo externo, podendo ser usada uma remota RS232 (A1), um módulo Ethernet, ou qualquer enlace que utilize o protocolo RS232;
• (iii) comunicação SPI com cartão de memória não-volátil (11e), sendo responsável pelo envio dos dados de tensão e corrente para que esses possam ser armazenados localmente no módulo, sem que haja a necessidade do envio ao servidor SCADA. Essa opção será útil quando o dispositivo estiver instalado em um local de difícil acesso, onde não haja enlace disponível para comunicação, e/ou quando o enlace, por alguma falha, não estiver operante.

[038] A Figura 4 ilustra, a título de melhor compreensão, uma bancada de testes que visaram a precisão das medições das demais funcionalidades realizadas pelo sistema modular de processamento de dados (11), ora inovado. Foram realizados experimentos em diferentes situações. Nesse sentido, foi utilizada uma fonte programável trifásica (100) da PACIFIC 380-AMX e um analisador de QEE (101), modelo IMS PowerNet PQ-700 em conjunto com o software IMS Power Manager. Paralelamente, foi inserido o relé (R.U.A.) do Regulador de tensão (RT) já integrado do sistema modular desenvolvido (11). Os resultados obtidos são mostrados a seguir.

[039] Segundo as Figuras 5A e 5B os valores obtidos para "qualidade de energia" realizado pelo sistema modular de processamento de dados (11) são baseados em tensão e corrente e foram comparados com o analisador de QEE comercial (101) e os resultados obtidos foram confrontados a fim de se obter uma estimativa do erro de medição do sistema desenvolvido, conforme detalhado na Tabela 1.

[040] Observa-se que o resultado obtido para valores em regime de tensão e corrente muito se assemelham aos valores medidos pelo analisador comercial, cujo o erro relativo se manteve abaixo de 0,1% para a tensão e 2% para a corrente e para o Fator Desequilíbrio (FD).

[041] Conforme observado nas Figura 6A e 6B, os testes feitos na Bancada (Figura 4) visou analisar o conteúdo harmônico da forma de onda da tensão e da corrente em relação ao resultado obtido pelo analisador comercial. Verificou-se que a forma de onda da tensão (Fig. 6A) possui perfil quase senoidal, no entanto, a forma de onda da corrente (Fig. 6B), devido à natureza da carga, possui um perfil não senoidal.

[042] Como a forma de onda da tensão é quase senoidal, os harmônicos de ordem superior da fundamental não possuem representação significativa, conforme apresentado Figura 6A. Já na análise dos harmônicos de corrente (Fig. 6B), houve um erro maior para os harmônicos de mais alta ordem, no entanto, esse erro era esperado devido a composição dos erros em série dos transformadores de corrente utilizados. Todavia, o índice relativo aos harmônicos de corrente não faz parte do leque de variáveis que o PRODIST determina em um sistema de medição de qualidade de energia elétrica [4], sendo assim, uma informação adicional que pode ser obtida.

[043] A distorção harmônica total foi também avaliada e o resultado pode ser observado nas Tabelas 2 e 3 a seguir.

[044] Como observado, os erros para o THD de tensão, que faz parte do hall de variáveis especificadas no PRODIST, se mostrou satisfatório, apresentando desvios apenas após a 3 casa decimal. Já para o THD da corrente, o erro foi maior justamente pelo fato de existir limitações elétricas nos próprios transformadores de corrente, todavia, como esse índice não é especificado pelo PRODIST, considera-se também como satisfatório o resultado obtido.

[045] As variações de tensão de curta duração, temporárias e momentâneas, são monitoradas e classificadas pelo sistema de medição desenvolvido a fim de se obter uma estimativa da susceptibilidade do sistema às variações abruptas de cargas ou estabilidade de tensão. Dessa forma, foi realizado a configuração da fonte programável para inserir um afundamento de tensão (evento 1, Fig. 7A), uma interrupção de tensão (evento 2, Fig. 7B) e um afundamento e elevação de tensão, simultâneos em fases diferentes (evento 3, Fig. 7C).

[046] Os eventos 1, 2 e 3, tiveram seus tempos entre o início e o fim reduzidos para facilitar a visualização. No evento 1, a tensão das fases B e C permaneceram em 127 Vrms, enquanto que a tensão na fase A teve um afundamento para 60 Vrms por 2 segundos. Já no evento 2, a tensão nas fases A e B foram mantidas em 127 Vrms enquanto que a tensão na fase C foi reduzida para 0 Vrms por 10 segundos. Por fim, no evento 3, a fase A foi mantida em 127 Vrms enquanto que a fase B teve uma elevação de tensão para 145 Vrms ao mesmo tempo em que a fase C teve um afundamento de tensão para 60 Vrms.

[047] O sistema modular processador de dados (11) ora desenvolvido foi capaz de identificar a tensão residual e a duração do evento classificando o VTCD. Conforme definido pelo PRODIST [4], os eventos 1, 2 e 3 foram classificados respectivamente como afundamento momentâneo de tensão, interrupção temporária de tensão e afundamento/elevação momentânea de tensão.

[048] Os resultados dos testes experimentais apresentados nos Eventos 1, 2 e 3 mostraram a eficiência e precisão da medição e processamento do sistema desenvolvido, fornecendo informações importantes sobre a qualidade de energia fornecida aos consumidores da concessionária. Além disso, o sistema desenvolvido possui função de oscilografia de forma a medir e armazenar os dados de energia, tanto em regime permanente como transiente, para envio à ANEEL por exigência regulatória da agência.

[049] O equipamento de medição (10) e respectivo sistema modular de processamento de dados (11) com protocolo usual de comunicação é capaz de modernizar os Reguladores de Tensão (RT) usuais conferindo aos mesmos a capacidade de processamento dos indicadores de QEE e de comunicação com os CODs.

[050] Dessa forma, as informações recebidas, servirão de base para as tomadas de decisões da concessionária. Além disso, a metodologia modular proposta possibilita, de forma gradativa, que a concessionária aumente os pontos de monitoramento das redes de distribuição de média, adequando a mesma aos novos conceitos relativos as "Smart Grids".

[051] Em resumo, o equipamento de medição (10) e respectivo sistema modular de processamento de dados (11) integra características que não são encontradas em nenhum outro equipamento nacional ou importado, a saber:

• - Controle para banco regulador de tensão;
• - Medição de qualidade de energia elétrica em alta tensão;
• - Identificação de clientes fraudulentos e combater as perdas;
• - Melhorias dos indicadores de continuidade (DEC, DIC, DMIC, TMD, TMAE, FIC e FEC);
• - Redução nos custos com ressarcimentos de danos;
• - Redução nos custos devido as multas e penalizações por ultrapassagem dos limites dos indicadores de QEE (produto e serviço);
• - Redução da parcela de energia não Faturada;
• - Benefícios ao processo de automação da rede (Self-Healing);
• - Registrador oscilográfico.

[052] Todas essas características em um único equipamento, podendo obter uma redução de custo do conjunto de até 60% (em comparação dos custos dos equipamentos separados).

[053] O equipamento de medição (10) e respectivo sistema modular de processamento de dados (11) em questão, apesar de ser modular e poder se adaptar em qualquer equipamento da rede de distribuição de energia elétrica, analisa as variáveis elétricas provenientes dos tranformadores tensão e corrente do banco regulador de tensão. Essas, uma vez condicionadas, são analisadas por um sistema microprocessado responsável por gerar os indicadores de qualidade de energia elétrica e fluxo de energia (ver Figuras 2A e 2B). Essas variáveis são, então, enviadas a um servidor da empresa concessionária de energia que supervisiona e monitora os indicadores a fim de se obter um diagnóstico preciso do comportamento da rede de distribuição.

[054] Será aparente para aqueles que têm bom entendimento desta arte e campo, ao qual a invenção pertence que diversas modificações e variações dos exemplos descritos e das incorporações são possíveis à luz das instruções acima. Os exemplos e incorporações divulgadas são apresentados apenas para propósitos de ilustração. Outras incorporações alternativas podem incluir alguns ou todos os recursos mencionados neste documento. Portanto, a intenção é cobrir todas estas modificações e incorporações alternativas conforme possam vir a fazer parte do escopo desta invenção com extrema eficácia.

Claims (4)

1. "EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO DE QUALIDADE DE ENERGIA MODULAR PARA REGULADORES DE MÉDIA TENSÃO E SISTEMA MODULAR DE PROCESSAMENTO DE DADOS COM MÚLTIPLAS FUNCIONALIDADES", caracterizado por equipamento de medição (10) constituir-se de uma placa de circuito (PCI) integrada a um invólucro (10a) de um regulador de tensão (RT) convencional, tal como o Relé Único Assimétrico (R.U.A) do tipo aplicado em sistemas de distribuição comercial de média tensão com alimentação, com sistemas de medição (TP e TC) e protocolos de comunicação comuns ao mesmo; o equipamento de medição (10) inclui um sistema modular de processamento de dados (11) com múltiplas funcionalidades, as quais são, assim, definidas: de combate às perdas de energia, analisador de qualidade de energia elétrica com oscilografia dos sinais elétricos em regime permanente e transiente com características de protocolos de comunicação em vigência e baseada nos conceitos de "smart grids" ou redes inteligentes de energia elétrica; o equipamento de medição (10) realiza todas as funcionalidade mencionadas a partir de um único ponto de instalação com a rede elétrica.
2. "SISTEMA MODULAR DE PROCESSAMENTO DE DADOS COM MÚLTIPLAS FUNCIONALIDADES", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a funcionalidade de "combate às perdas" verificada pelo sistema modular processador de dados (11) empregar a precisão do processamento das variáveis elétricas oriundas dos requisitos de amostragem para qualidade de energia elétrica; a funcionalidade de "combate às perdas" é realizada pela diferença das Energias Medida e Faturada em blocos subsequentes de alimentadores, conforme apresentado na formulação abaixo:

   

   onde a energia do bloco 1381 é calculada usando-se a informação sobre fluxo de potência do sistema modular desenvolvido no regulador de tensão RT1381 e no regulador de tensão RT1374.
3. "SISTEMA MODULAR DE PROCESSAMENTO DE DADOS COM MÚLTIPLAS FUNCIONALIDADES", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema modular (11) incluir, ainda:

   • - um circuito de alimentação (11a) responsável por estabilizar o fornecimento de energia ao sistema modular desenvolvido por meio de um conversor CC-CC;
   • - um circuito de adequação (11b) responsável por ajustar as variáveis elétricas da rede (tensão e corrente) para níveis compatíveis com o dispositivo de medição, garantindo a integridade do sinal amostrado no ponto de vista de representação espectral e proteção contra sobretensões e sobrecorrentes oriundas da rede de distribuição de média tensão;
   • - um circuito de processamento (11c) responsável por toda análise dos parâmetros elétricos da rede bem como a execução das rotinas de aquisição de dados e de comunicação.
4. "SISTEMA MODULAR DE PROCESSAMENTO DE DADOS COM MÚLTIPLAS FUNCIONALIDADES", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a comunicação do sistema modular (11) compreender as seguintes formas:

   • (i) comunicação entre módulo de qualidade de energia e o relé do Regulador de tensão (RT), sendo responsável pelo envio das variáveis elétricas adquiridas por meio do processamento da qualidade de energia elétrica para o SCADA por meio do protocolo DNP RS232 (11d), em um canal já usado pelo tráfego de informações do Regulados (RT);
   • (ii) comunicação RS232 externa (RC) sendo responsável para enviar informações do módulo de qualidade para o mundo externo, podendo ser usada uma remota RS232 (A1), um módulo Ethernet, ou qualquer enlace que utilize o protocolo RS232;
   • (iii) comunicação SPI com cartão de memória não-volátil (11e), sendo responsável pelo envio dos dados de tensão e corrente para que esses possam ser armazenados localmente no módulo, sem que haja a necessidade do envio ao servidor SCADA.

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