O setor de distribuição de energia elétrica brasileiro passa por um momento chave. As demandas globais, sobretudo por mais sustentabilidade, exigem inovações capazes de implementar soluções que elevem a eficiência e a segurança do sistema de distribuição de energia elétrica.
Nesse sentido, a digitalização da rede de distribuição de energia elétrica talvez seja a principal solução para atender essas exigências. As tecnologias para automação do sistema de distribuição de energia elétrica ajudam a trazer mais estabilidade, confiabilidade e proteção à rede – tanto para concessionárias quanto para consumidores. Continue a leitura para entender mais sobre o tema!
Sistema de distribuição de energia elétrica: importância da automação
A automação do sistema de distribuição de energia elétrica envolve um conjunto de fatores e tem como objetivo principal a proteção da rede. A ideia é garantir a disponibilidade da comunicação entre as diferentes aplicações do sistema.
Dentre os principais ganhos, está a alta capacidade desse sistema de identificar faltas por meio do compartilhamento em tempo real de dados sobre os ativos da rede. Isso permite uma resposta mais eficiente a essas ocorrências, maximizando a proteção ao sistema.
A automação também traz benefícios no que se refere ao atendimento à ponta da linha, ou seja, aos consumidores. Isso porque ela melhora o gerenciamento da restituição da rede e, assim, reduz o tempo médio de atendimento.
Tudo isso é feito de forma automática e inteligente, o que assegura que tanto a interrupção quanto o religamento tenham a menor duração possível e tragam menos perdas.
Outro ponto que não pode passar despercebido é a possibilidade de redução de custos. Afinal, a maior agilidade para identificação e resolução de faltas, somada a um melhor gerenciamento da rede de distribuição de energia elétrica em tempo real, permitem uma operação mais eficiente e direcionada.
Por meio da automação, o sistema identifica exatamente onde está a falta, como resolvê-la e já coloca as medidas de contenção em prática, de forma automática, para mitigar riscos.
Leia mais: As inovações que estão transformando a distribuição de energia elétrica
Desafios na automação dos sistemas de distribuição de energia elétrica
Embora com o potencial de trazer grandes benefícios, a automação do sistema de distribuição de energia elétrica no Brasil não é um processo simples. As dimensões continentais do país e as diferenças na rede atual impõem uma série de desafios.
As mudanças climáticas também são outro desafio a ser enfrentado. A matriz energética brasileira é altamente dependente da geração hidráulica: segundo o Balanço Energético Nacional (ano base 2022), 61,7% da oferta interna de energia corresponde a esta fonte.
Com alterações no regime de chuvas e outros fatores que impactam diretamente a demanda e trazem riscos aos equipamentos, como ondas de calor mais intensas e frequentes, aumenta-se o risco de falhas e de comprometimento à qualidade.
Ao mesmo tempo que esses aspectos representam desafios para a automação dos sistemas de distribuição de energia elétrica no Brasil, também são as maiores oportunidades para impulsionar mudanças.
Isso porque a superação desses obstáculos exige justamente um maior investimento no desenvolvimento, coleta, uso e análise de indicadores e informações do sistema.
É preciso apostar em soluções que promovam o aumento da produtividade, eficiência e que sejam capazes de lidar com questões técnicas inovadoras, como as microrredes, smart grids e com o processo de introdução em maior escala de fontes de geração distribuída (solar, eólica, entre outras).
E isso sem esquecer da demanda crescente por energia, impulsionada, entre outras razões, pela popularização de tecnologias como os veículos elétricos e as cidades inteligentes.
Leia mais: As inovações que estão transformando a distribuição de energia elétrica
6 Tecnologias para automação de redes elétricas
A automação do sistema de distribuição de energia elétrica pode envolver uma série de tecnologias e inovações. Destacamos:
1. Seletividade lógica
A seletividade lógica parte do conceito de que, para ser confiável, o sistema de distribuição de energia elétrica deve ser seletivo. Isso significa que, quando uma falta ocorre, a rede seleciona apenas os equipamentos mais próximos a ela.
Dessa forma, a seletividade lógica permite a independência do tempo de atuação da proteção em relação ao ponto de falta, pois permite isolar a menor porção do sistema possível no menor tempo viável.
Isso é feito por meio do envio de sinais de bloqueios que impedem a atuação de dispositivos fora da região de falta.
Assim, no caso de ocorrências, todos os componentes da rede que sentirem o sinal de falta enviam um alerta para os dispositivos mais próximos ao montante, permitindo apenas que aqueles que estejam mais perto atuem.
Como resultado, a seletividade lógica permite:
- Agilizar processos de restituição da rede após a ocorrência de falhas;
- Aumentar a seletividade dos sistemas de proteção;
- Evitar o desligamento desnecessário de clientes da rede de distribuição de energia elétrica não afetados diretamente por uma falta;
- Evitar o desligamento indevido de clientes por falha na coordenação e seletividade de atuação dos equipamentos de proteção;
- Realizar ações diretamente em campo nos dispositivos de proteção, automaticamente.
Por fim, é importante notar que a seletividade lógica se contrapõe à seletividade cronológica, que ainda é majoritária nos sistemas atuais.
Nesse caso, o sistema de proteção atua em cascata, isto é, cada equipamento de proteção tem diferente tempo de atuação que aumenta ao longo da linha, de forma estática e sem qualquer tipo de automação.
2. Proteção adaptativa
A proteção adaptativa se baseia em alterações nos parâmetros de proteção de acordo com mudanças no sistema de potência. Assim, a adaptação busca manter a proteção sensitiva ao sistema com rápida atuação durante as variações sazonais de carga, mesmo em casos de aumento expressivo da geração.
Um equipamento de rede é configurado para limitar um valor máximo de carga de consumo. Quando ultrapassado, a proteção do sistema de distribuição de energia elétrica é ativada.
A questão é que esses valores são altamente variáveis, o que pode levar as concessionárias de energia a interpretar qualquer alteração, como aumento ou queda do consumo em determinado período, como uma falta.
Assim, caso esses parâmetros não sejam revisados após mudanças consideráveis na rede – como eventuais expansões -, a proteção pode operar sem sensibilidade e/ou seletividade, gerando problemas com atuações indevidas.
A proteção adaptativa faz uso de dados históricos para estimar os parâmetros de proteção, com o objetivo de minimizar os impactos de variações de carga consideradas normais.
Dessa forma, a proteção adaptativa possibilita:
- Aumentar a sensibilidade do sistema de proteção;
- Avaliar diariamente o status da rede e providenciar atualização dos parâmetros de proteção;
- Evitar o desligamento de clientes da rede elétrica não afetados diretamente por uma falta;
- Evitar o desligamento indevido de clientes por alterações do perfil de carga da rede;
- Realizar mudanças diretamente em campo nos dispositivos de proteção.
3. Self-healing
O self-healing tem como objetivo a restauração de uma parcela do sistema no caso de eventuais faltas. Essa restauração é feita de forma automática e inteligente, com base em dados de medições locais da rede elétrica e dos sistemas de monitoramento.
Essa tecnologia permite ao sistema operar de maneira autônoma em situação de contingências ou anomalias da rede, adotando medidas para isolar defeitos e realimentar os consumidores o quanto antes.
Para isso, porém, o self-healing deve fazer parte de uma estratégia de proteção da rede elétrica, uma vez que passará a atuar somente após a detecção da falta, sua localização e isolamento por parte do sistema.
Na prática, o self-healing consegue manter a falta isolada, enquanto encontra novos caminhos para recompor a rede e, assim, minimizar os impactos aos consumidores.
Os principais benefícios do self-healing são:
- Agilizar a recomposição do suprimento de energia, sem a necessidade de deslocamento de equipes;
- Automatizar o processo de religamento de energia;
- Estipular a melhor estratégia para desconectar o menor número possível de clientes da rede durante uma falta;
- Promover a resiliência da rede para os consumidores;
- Prover a reestruturação da rede de modo automático e inteligente;
- Reduzir o número de clientes desconectados da rede por motivo de falta.
Leia mais: Como dados digitalizados de infraestrutura colaboram para criar serviços urbanos inteligentes
4. Redes inteligentes
As redes elétricas inteligentes (ou smart grids) se baseiam na adoção de tecnologias à cadeia de geração e distribuição. O objetivo é impulsionar a eficiência operacional e reduzir as perdas e interrupções no serviço.
Entre essas tecnologias, uma smart grid conta, por exemplo, com sensores inteligentes instalados em equipamentos ao longo de toda a rede. Esses dispositivos coletam e compartilham dados em tempo real, 24 horas por dia.
Isso facilita a identificação de ocorrências e a gestão da potência conforme a demanda. E tudo acontece com a mínima intervenção humana, de forma remota e automatizada.
As redes inteligentes também se caracterizam pela integração dos diferentes agentes. Um exemplo é a possibilidade de unidades consumidores se tornarem microgeradores de energia, vendendo o excedente do que geram, mas não consomem.
O empoderamento dos consumidores é outro ganho. Eles podem acompanhar as informações relacionadas ao seu consumo de energia em tempo real, a qualquer momento. Assim, empresas podem realizar diversas ações, como ajustes para evitar excessos na conta de luz.
E claro que essas informações também beneficiam as concessionárias. As empresas do setor passam a ter um conhecimento mais profundo sobre o perfil de consumo de cada usuário, além de identificar mais facilmente fraudes e perdas.
5. Realidade virtual
A realidade virtual (e também a realidade aumentada) é extremamente relevante para o treinamento dos técnicos.
Com essa tecnologia, eles passam por uma imersão em um ambiente virtual 3D, em que podem ser feitas simulações de situações de risco de modo fidedigno e livre de perigos. É o caso da substituição de equipamentos de alta voltagem.
A realidade virtual permite aos técnicos repetirem as tarefas até alcançarem a perfeição, reduzindo ainda mais as chances de falhas e riscos quando eles forem a campo.
Leia mais: Aplicações da realidade virtual e aumentada no setor de energia elétrica
6. Inteligência Artificial e Machine Learning
A Inteligência Artificial e o Machine Learning vêm para dar suporte à análise de dados e à geração de conhecimentos a partir das informações coletadas. Ambas são fundamentais para embasar a tomada de decisões.
Um exemplo da aplicação da IA e do aprendizado de máquina ao sistema de distribuição de energia elétrica é a detecção prematura de problemas já ocorridos no passado. Assim, é possível reconhecer padrões e gerar previsões para evitar faltas, garantindo que a equipe tome medidas em tempo hábil.
Energias renováveis e sistemas de distribuição
Como vimos, a integração de fontes renováveis ao sistema de distribuição de energia elétrica no Brasil é um dos principais desafios a serem superados.
Isso se refere tanto a questões técnicas, como a conexão desses sistemas à rede e sua operação, quanto às variações e sazonalidades a que essas fontes de energia estão expostas.
E devemos considerar o cenário em que as microrredes se tornarão mais comuns. Consumidores empresariais e residenciais gerarão sua própria energia a partir de placas fotovoltaicas ou usinas eólicas, por exemplo, e poderão disponibilizar o excedente no sistema.
As fontes renováveis também estão relacionadas aos objetivos de descarbonização do setor. Ainda hoje, sobretudo em momentos de emergência, a matriz energética brasileira recorre muitas vezes às termelétricas.
Frente às urgências globais e aos objetivos de redução das emissões, o desenvolvimento de novas tecnologias que potencializam as fontes de energia renováveis e sua distribuição são fundamentais.
O que diz Lei para a automação de redes elétricas
Tramita na Câmara dos Deputados o Projeto de Lei 2932/2015, que cria o Plano Nacional de Redes Elétricas Inteligentes (PNREI). O PL já foi aprovado em comissão e falta sua votação em plenário.
O documento é um importante marco para o setor, abordando muitos dos desafios associados à automação do sistema de distribuição de energia elétrica no Brasil e, em seu Art. 1º, enumera os seguintes objetivos:
I – o aumento da confiabilidade e redução dos tempos de restabelecimento do fornecimento de energia elétrica, com melhoria dos indicadores de qualidade;
II – a redução das perdas elétricas;
III – o uso racional da infraestrutura de transmissão, distribuição e geração de energia elétrica;
IV – a disseminação de micro e minigeração distribuída de energia elétrica;
V – a integração dos veículos elétricos ao sistema elétrico, bem como de outras formas de armazenamento de energia elétrica;
VI – o gerenciamento do consumo de energia elétrica pelos consumidores.
O PL destaca, em sua justificação, que a implementação de smart grids pode trazer diversos benefícios ao sistema e seus consumidores. Entre eles:
- Aumento da qualidade e da confiabilidade;
- Redução do tempo para o restabelecimento do serviço após faltas;
- Melhor utilização da infraestrutura de geração, transmissão e distribuição com medidas que ajudam a evitar os picos de consumo;
- Maior sustentabilidade na geração de energia a partir da maior participação de fontes renováveis.
Entre as medidas listadas para alcançar essas metas está a “substituição dos medidores eletromecânicos de energia elétrica por medidores eletrônicos inteligentes” e a implantação de um sistema de comunicação que permita a gestão desta rede.
Outra ação importante é a possibilidade de venda do excedente de energia em unidades consumidoras com sistema de microgeração.
Como a CERTI está desenvolvendo soluções para automação de redes elétricas
A CERTI possui ampla atuação no setor de energia, permitindo o desenvolvimento de soluções inovadoras para a geração, distribuição e consumo. Este trabalho está apoiado no que há de mais importante atualmente quando nos referimos a este mercado: descarbonização, descentralização e digitalização.
Da realização de estudos e novos modelos de negócios para empresas, até o desenvolvimento de serviços e produtos inovadores, a CERTI oferece soluções para toda a cadeia de geração e distribuição de energia.
Isso inclui os agentes do setor elétrico, os fornecedores e os fabricantes de equipamentos, bem como os consumidores de energia – industriais, comerciais e residenciais.
A expertise da CERTI abrange tópicos como:
- Inteligência artificial aplicada ao setor elétrico;
- Soluções de automação e controle em sistemas de energia;
- Tecnologias voltadas para a mobilidade elétrica e infraestrutura de recarga;
- Qualidade e eficiência energética na indústria;
- Gerenciamento e otimização de recursos energéticos;
- Sistemas autônomos de fornecimento de energia;
- Mercado, regulação e novos negócios no setor elétrico.
Para saber mais sobre o assunto e como a CERTI pode ajudar a sua empresa, entre em contato com nossos especialistas!