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2006_Edvaldo Lima Paniago

1. 62 Figura 4 2 Ajuste da tens o de disparo crrerecerrerceraceneranena 67 xii Figura 4 3 Vista externa do aparelho registrador sirene eeeeerererenos 68 Figura 4 4 Informa es disponibilizadas nos aparelhos 69 Figura 4 5 Instala o do aparelho registrador em campo ss ssssssessssessssessessrssressessssees 70 Figura 4 6 Analisador de qualidade de energia fixado entre o transformador e o poste 70 Figura 4 7 Indicadores DIC para o ponto de instala o do aparelho 01 74 Figura 4 8 Indicadores DIC para o ponto de instala o do aparelho 02 75 Figura 4 9 Indicadores DIC para o ponto de instala o do aparelho 03 75 Figura 4 10 Indicador FIC para o ponto de instala o do aparelho 01 76 Figura 4 11 Indicador FIC para o ponto de instala o do aparelho 02 77 Figura 4 12 Indicador FIC para o ponto de instala o do aparelho 03 711 Figura 4 13 Diferen a comparativa entre registrado x apurado ss ssesessssessesessssessessees 78 Figura 4 14 Diferen a na qualidade do suprimento 79 Figura 4 15 Interrup es de curta dura o para o ponto de instala o do aparelho 01 80 Figura 4 16 Interrup es de curta dura o para o ponto de instala o do aparelho 02 80 Figura 4 177 Inte
2. Mamede Filho Jo o 1993 Manual de Equipamentos El tricos Volume I LTC Livros T cnicos e Cient ficos Ed Rio de Janeiro Mamede Filho Jo o 1997 Prote o de Equipamentos Eletr nicos Sens veis Editora rica S o Paulo 87 McComb Gordon 2000 The Robot Builder s Bonanza 2 edi o Editora McGraw Hill Microchip 2003 PIC 16F876 Data Sheet 28 40 44 Pin Enhanced Flash Microcontrollers Microchip Technology Inc Nansen 1997 Medidor Eletr nico Multifun o Spectrum Manual de Refer ncia T cnica Revis o 0 05 ON Semiconductor 2001 TVS Zener Device Data Transient Voltage Suppressors and Zener Diodes Rev 2 May 2001 Roeper Richard 1979 Correntes de curto circuito em redes trif sicas Tradu o da 5 Ed Alem de Walfredo Schmidt Editora Pedag gica e Universit ria Ltda Siemens A G Schimanski Joachim 2005 The comprehensive surge voltage protection concept from Phoenix Contact Acessado pela internet em23 05 2005 UFU 2004 Testes de Desempenho Funcional em Instrumentos de Medi o da Qualidade da Energia El trica Relat rio T cnico da Universidade Federal de Uberl ndia em conjunto com o ONS Operador Nacional do Sistema El trico Abril 2004 88 AP NDICES 89 A ENSAIOS PARA VERIFICA O DA TENS O REMANESCENTE Este ensaio objetivou a medi o da tens o secund ria remanescente durante a falta de uma ou
3. funcionamento do aparelho 83 Atrav s da presente pesquisa foi poss vel conhecer a diferen a entre os indicadores de continuidade apurados pela concession ria os quais s o fortemente dependentes dos registros das reclama es dos consumidores e os efetivamente ocorridos in loco o que pode auxiliar na ado o de medidas para sua minimiza o Tendo em vista essa diferen a fica claro que a percep o do consumidor sobre o n vel da continuidade da presta o do servi o de distribui o de energia el trica difere do n vel exibido ou ostentado pela empresa concession ria Foi poss vel tamb m conhecer a diferen a na qualidade do suprimento da energia do ponto de vista da continuidade entre a unidade consumidora situada distante da subesta o comparativamente unidade consumidora pr xima da mesma subesta o Ficou evidenciado ainda que as interrup es de curta dura o t m uma contribui o significativa no total de eventos que atinge as instala es consumidoras Al m disso considerando a elevada dissemina o de produtos de consumo baseados em microcoprocessadores atualmente uma interrup o com dura o inferior a 3 minutos pode ser t o prejudicial quanto uma interrup o de mais longa dura o Fica demonstrada assim a necessidade de investigar a possibilidade de normaliza o e regula o das interrup es de curta dura o e classificar o seu comportamento Desenvolver uma norma
4. o O valor da sobretens o resultante uma fun o da configura o do sistema el trico e do tipo de aterramento adotado Mamede Filho 1993 No caso dos sistemas de distribui o com neutro efetivamente aterrado largamente utilizado no Brasil e adotado pela CEB a ocorr ncia desse tipo de curto circuito pode elevar a tens o nos condutores sem defeito at o valor da tens o de linha particularmente em faltas de alta imped ncia Roeper 1979 Outras ocorr ncias tamb m n o raras de sobrevir em redes a reas de distribui o podem fazer com que os circuitos fase neutro sejam submetidos a sobretens es que podem atingir o valor da tens o entre fases De acordo com ABNT 2004 essas ocorr ncias s o 30 e Perda do condutor neutro em esquema de aterramento TN de sistemas trif sicos bif sicos e monof sicos a tr s condutores e e Curto circuito bif sico em contato com a terra 3 5 1 1 Transformadores Tendo em vista a necessidade de preservar a fonte de alimenta o durante as ocorr ncias relatadas no item anterior decidiu se pelo emprego de dois transformadores monof sicos com tens es padronizadas de 220 24 V ligados em s rie para utiliza o em rede com tens o fase neutro de 220 V conforme mostra a Figura 3 3 Dessa forma uma eleva o da tens o na entrada do aparelho para 380 V ou seja 73 superior tens o nominal ainda ser inferior tens o de 440 V que os transformadores em conjunto
5. AGRADECIMENTOS Companhia CEB Distribui o S A nas pessoas do seu diretor Ant nio Dirceu e dos gestores F bio Tadeu e Edgard Ketelhut por terem me proporcionado a oportunidade de realizar este curso de mestrado parte de um antigo sonho Ao meu orientador professor Dr Marco Aur lio Gon alves de Oliveira por ter abra ado a id ia deste projeto desde a primeira hora e ter me direcionado com sabedoria para que o caminho a percorrer fosse o menos tortuoso poss vel Ao jovem amigo Euler Guimar es por v rios motivos e em especial pelo seu esp rito de coopera o e pelas importantes e imprescind veis informa es resgatadas nos diversos bancos de dados da CEB Distribui o o que possibilitou a consecu o deste trabalho Aos t cnicos C cero e Algenor do SG 11 que com esmero e empenho viabilizaram as montagens dos prot tipos aqui utilizados Aos amigos eletricistas Ribamar e Cl sio que com entusiasmo e interesse tomaram para si a responsabilidade pela instala o dos prot tipos em campo A Eliane minha esposa pela compreens o paci ncia apoio e companheirismo que contribu ram de forma decisiva para a conclus o desta disserta o As minhas filhas Fl via e C ssia pela presen a carinhosa com votos de que esta disserta o possa estimular o crescimento em todos os sentidos e sobretudo como pessoas humanas na caminhada de suas vidas RESUMO DISPOSITIVO PARA MONITORAMENTO REG
6. INDICADOR ABRIL 06 MAIO 06 JUNHO 06 JULHO 06 MENSAL DIC 7 68 3 02 0 18 0 36 FIC 4 2 1 0 29 DEC CONJUNTO 3 03 3 19 1 17 1 72 15 FEC CONJUNTO 1 60 1 26 1 21 1 67 18 9 DEC CIRCUITO 8 74 4 73 0 32 3 90 n o h FEC CIRCUITO 3 63 1 40 1 06 1 85 n o h Rr 4 0 4 2 n o h Curta Dura o 72 Conforme pode ser facilmente observado nas tabelas anteriores os indicadores mais abrangentes como o DEC e FEC por representarem uma m dia ponderada de todas as interrup es que se sucedem no conjunto ou no circuito considerado n o retratam a real incid ncia dessas ocorr ncias em uma unidade consumidora individualmente tratada Diferen as de at 17 vezes para o DEC e de 7 vezes para o FEC em rela o aos indicadores DIC e FIC respectivamente s o notadas o que comprova a import ncia destes ltimos e a necessidade de desenvolvimento do aparelho proposto para registrar as faltas que o consumidor observa e que efetivamente fica submetido Apesar dos limites mensais n o terem sido ultrapassados em nenhum caso evidente tamb m que a unidade consumidora mais distante da subesta o supridora possui indicadores individuais mais elevados comparativamente unidade consumidora mais pr xima da subesta o 4 5 INTERRUP ES REGISTRADAS PELOS APARELHOS Os aparelhos registradores de interrup o disponibilizam os indicadores DIC em horas e minutos Para que sejam expressos na mesma unidade utiliz
7. instalado antes do medidor de energia que corresponde ao padr o adotado pela CEB Caso o disjuntor seja posicionado ap s o medidor padr o esse tamb m adotado por diversas concession rias os sensores de tens o do equipamento registrador de interrup o de energia poder o ser ligados na entrada desse disjuntor dispensando assim o contato auxiliar mencionado e por conseguinte a rotina computacional para monitoramento desse contato 55 Durante a ocorr ncia de uma interrup o de energia o aparelho entra no modo de baixo consumo e a tens o da bateria passa a ser constantemente monitorada atrav s de uma entrada anal gica do microcontrolador Caso essa tens o se aproxime da tens o limite considerada cr tica os indicadores s o calculados at esse momento e todos os circuitos s o posteriormente desligados para que a bateria seja preservada Defeito na fonte de alimenta o tamb m sinalizado no LCD por m o monitoramento das interrup es n o prejudicado enquanto a bateria apresentar tens o adequada Cada evento de interrup o de energia provoca o c lculo da sua dura o Caso essa dura o seja inferior a 3 minutos apenas a quantidade de interrup es de curta dura o para o m s corrente incrementada e caso contr rio os indicadores de continuidade s o computados aplicando as Equa es 2 3 e 2 4 com a nica diferen a que o indicador DIC tratado pelo programa em horas e minutos para faci
8. Indicador de continuidade 2 Monitoramento da energia 3 Registrador de interrup o 4 Qualidade da energia I ENE FT UnB II T tulo s rie REFER NCIA BIBLIOGR FICA PANIAGO E L 2006 Dispositivo para Monitoramento Registro e An lise dos Indicadores de Continuidade no Fornecimento da Energia El trica Disserta o de Mestrado em Sistemas El tricos de Pot ncia Publica o PPGENE DM 271A 06 Departamento de Engenharia El trica Universidade de Bras lia Bras lia DF 95p CESS O DE DIREITOS AUTOR Edvaldo Lima Paniago T TULO Dispositivo para Monitoramento Registro e An lise dos Indicadores de Continuidade no Fornecimento da Energia El trica GRAU Mestre ANO 2006 E concedida Universidade de Bras lia permiss o para reproduzir c pias desta disserta o de mestrado e para emprestar ou vender tais c pias somente para prop sitos acad micos e cient ficos O autor reserva outros direitos de publica o e nenhuma parte dessa disserta o de mestrado pode ser reproduzida sem autoriza o por escrito do autor Edvaldo Lima Paniago QND 55 Casa 26 72 120 550 Taguatinga DF Brasil iii iv Aos meus pais pelo incentivo aos estudos desde a tenra idade A minha Esposa que sempre torceu pelo meu sucesso incondicionalmente s minhas filhas Fl via e C ssia s quais deixo a certeza de que a busca pelo saber nos permite admirar cada vez mais a beleza da cria o
9. N A Sena J A S Souza D T Silva R R Lemos R J S Tupiass A A A e Mesquita J E 2002 Sistema Distribuido de Monitoramento da Qualidade de Tens o em Redes de Distribui o de Energia 86 El trica XV Semin rio Nacional de Distribui o de Energia El trica SENDI 2002 Cahors Groupe 2000 Detectores de corte MAEC Gest o dos detectores de corte Publica o dos dados t cnicos CEB 2003 Norma T cnica de Distribui o NTD 6 01 Fornecimento em tens o secund ria de distribui o Unidades consumidoras individuais publicado pela Companhia CEB Distribui o S A em junho de 2003 Ciarcia Steve 1984 Construa seu pr prio Microcomputador Z80 S o Paulo McGraw Hill do Brasil Costa Paulo Fernandes 2006 Redu o das paraliza es dos sistemas a reos de distribui o brasileiros atrav s do uso da Bobina de Petersen SENDI 2006 Dallas 2003 Data Sheet DS1307 64x8 Serial Real Time Clock Dugan Roger C McGranaghan Mark e Beaty H Wayne 1996 Electrical Power Systems Quality McGraw Hill Companies Inc New York USA Eto Joseph 2004 Pilot Evaluation of Electricity Reliability and Power Quality Monitoring in California s Silicon Valley with the I Grid System University of California Berkeley Calif rnia USA Lactec 2006 Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento Site www lactec org br acessado em 04 09 2006
10. equipotencializar a caixa de acondicionamento seguindo assim o esquema do sistema TN S considerado o mais adequado para a prote o de equipamentos eletr nicos sens veis Mamede 1997 3 5 7 Sensor de tens o Para o projeto do sensor de tens o foi necess ria a realiza o de ensaios em laborat rio que pudessem fornecer o correto n vel de tens o em que esse elemento deve ser sensibilizado chamado aqui de tens o de disparo O projeto contemplou tamb m a melhor forma de prover prote o contra danos provenientes de sobretens es 3 5 7 1 Tens o de disparo Ao definir interrup o de energia como a descontinuidade do neutro ou da tens o dispon vel em qualquer uma das fases de um circuito el trico que atende a unidade consumidora ANEEL 2000 o rg o regulador pretende que a abertura monopolar de um dispositivo de prote o ou manobra no sistema de distribui o trif sico seja considerada como uma interrup o Isso porque a utiliza o da energia ficou efetivamente prejudicada Portanto a tens o residual remanescente no circuito secund rio de um transformador de distribui o trif sico resultante da abertura de uma ou duas chaves fus veis de prote o prim ria deve ser interpretada como interrup o de energia para efeito de contabiliza o dos indicadores de continuidade Isso significa que o sensor de tens o deve ser sensibilizado n o s na aus ncia de tens o mas tamb m na falta de fase no
11. nima de interrup o no fornecimento de energia que o aparelho capaz de capturar 64 A dura o das interrup es simuladas foi sendo reduzida a partir de 1s com decrementos de 100 ms A partir de 100 ms de dura o os decrementos foram de 10 ms Os ensaios foram realizados tanto para cada fase individual quanto para as 3 fases simult neas Observou se que o aparelho foi capaz de registrar interrup o com dura o de 1 ciclo ou seja cerca de 17 ms quando a interrup o se dava em apenas uma fase Para interrup o trif sica o aparelho foi capaz de registrar evento com dura o de ciclo 4 2 5 Ensaio de interrup es consecutivas Este ensaio tem por objetivo verificar o intervalo m nimo de tempo entre duas interrup es consecutivas que ainda capaz de sensibilizar o aparelho Essa verifica o importante pois ap s o restabelecimento da energia o microcontrolador se ocupa com o processamento do c lculo dos indicadores de continuidade por m deve ser r pido o suficiente para registrar o pr ximo evento que pode se suceder logo ap s o t rmino do anterior Para cada uma das fases do registrador foram aplicadas tens es nominais sendo estas depois reduzidas a zero e posteriormente retornadas ao valor nominal para em seguida serem novamente reduzidas a zero O intervalo com tens o em seu valor nominal entre as duas interrup es foi inicialmente ajustado para 3s com decrementos de Is Esse mesm
12. 5 V M xima corrente de pico 8x20us 100 A M xima capacidade de dissipa o de energia 1500 W 3 5 8 Interfaceamento de sinal Os sinais el tricos de tens o a serem monitorados pelo aparelho apresentam n veis elevados e incompat veis com os limites m ximos suportados pelos seus diversos circuitos eletr nicos A compatibilidade requerida pode ser obtida atrav s da inser o de um bloco de interfaceamento que no presente projeto representado pelo acoplador ptico CI 4 mostrado na Figura 3 11 Vai para o microcontrolador Vem do sensor de tens o 1M 0 47uF E Figura 3 11 Circuito de interfaceamento de sinal Al m de prover um isolamento el trico entre a sua entrada e a sua sa da ele disponibiliza um sinal digital na sa da representado por um n vel l gico alto ou baixo dependendo do valor da tens o presente nos sensores Dessa forma uma tens o na entrada dos sensores com valor inferior tens o de disparo provoca uma mudan a no n vel l gico na sa da do acoplador ptico o qual ir sensibilizar o microcontrolador A Tabela 3 4 apresenta os dados t cnicos desse componente 44 Tabela 3 4 Principais caracter sticas do acoplador ptico Par metros Valores Unid Tens o de isolamento entre entrada e sa da na fregii ncia 7500 Vv industrial durante 1 s Tens o de isolamento entre entrada e sa da na freq ncia 5300 V indus
13. DMIC Horas 10 9 9 9 g g p 8 2005 2006 2007 2008 Ano Figura 2 3 Evolu o das metas mensais de DMIC para o conjunto Ceil ndia Sul 15 2 4 MONITORAMENTO DAS INTERRUP ES A fiscaliza o da qualidade dos servi os de energia el trica uma atribui o prec pua da ANEEL cabendo lhe para tanto definir os padr es e os meios que permitam assegurar uma presta o adequada desses servi os sociedade Al m disso tem sido crescente a demanda pela melhoria da qualidade dos servi os de energia el trica por parte dos consumidores exigindo uma pronta atua o do rg o Regulador em benef cio dos mesmos O atual processo de monitoramento da continuidade do fornecimento efetuado pelas concession rias se restringe coleta e ao processamento dos dados de interrup o que s o informados periodicamente pelas empresas ANEEL a qual acompanha e avalia estes dados Entretanto comum surgirem d vidas principalmente quanto credibilidade das informa es prestadas em raz o da forma manual como s o coletadas em muitas empresas Por outro lado os pr prios consumidores se sentem na necessidade de aferir a real qualidade dos servi os prestados pela sua concession ria ou mesmo verificar poss veis falhas nas informa es referentes s interrup es no fornecimento da energia el trica Em vista disso diversos aparelhos t m sido utilizados para essa fun o 2 4 1 Sis
14. FIC para o ponto de instala o do aparelho 03 Para o ponto de instala o do aparelho 03 foi constatada uma diferen a m dia mensal de uma interrup o entre os valores registrados pelo aparelho e os apurados pela CEB Contudo as diverg ncias entre esses valores foram concentradas em dois meses Considerando todos os aparelhos instalados e com base nas informa es obtidas nos tr s gr ficos anteriores poss vel verificar uma diferen a m dia de 32 entre os indicadores T1 FIC que as unidades consumidoras efetivamente ficaram submetidas e os apurados pela concession ria Essa diferen a representa uma diverg ncia m dia de 0 66 interrup es por m s ou seja um pouco mais de 1 interrup o a cada dois meses O quantitativo superior de interrup es de longa dura o registrado pelos aparelhos comparativamente aos dados da concession ria reflete provavelmente algum evento que deixou de ser contabilizado pela empresa distribuidora ou ainda procedimentos de manobra ou testes na rede necess rios ao restabelecimento do fornecimento mas que n o foram computados como uma nova interrup o As m dias das duas diferen as mencionadas relativas s interrup es de longa dura o est o indicadas claramente no gr fico da Figura 4 13 30 20 10 0 DIC FIC Figura 4 13 Diferen a comparativa entre registrado x apurado Aproveitando os dados apresenta
15. G 2M 0 47uF m Figura B 2 Esquema do circuito eletr nico parte 2 gt PORTC 1 Deriva o remov vel PORTC 2 Deriva o remov vel PORTC 3 Refer ncia de tens o PORTC 6 Cristal X1 lt lt 32 768 kHz Rel de estado s lido Vai para resistor R3 PORTB 2 o lt Entrada anal gica Sensor tens o bateria PORTA 5 Litium 3 5V 35mAh DS1307 2x 5 6K O o ltimas Faltas 10K 0 H gt My Hor rio de Ver o 7x 10K 1 2 Reset O 2 po H 100 2 1 7 28 0 2 3 Is 3 o O Monitora contado disjuntor 5 DIC FIC PRICONC E a 10K 8 21 Sensor tens o 9 20 PRTC NC 2 1 0 T 12 17 Sensor tens o T 13 16 0 1uF PORTC 2 4 na 14 15 10uf 16V 4 E Transdutor Sensor tens o PIC16F876 Piezoel trico PORTC 3 EC E Cer mico 0 Monitora defeito fonte PORTC 5 oK 0 5x 10K ol 4 4 4 4 o O Data Hora atual 10K 20K l alojahojonojoS HI 4 0 Ajuste de contraste do LCD Figura B 3 Esquema do circuito eletr nico Soquete para liga o do LCD 95 parte 3
16. a mudan a para o hor rio de ver o conforme ilustra a Figura 3 23 A posi o inversa dessa chave possibilita o retorno ao hor rio 56 normal com a consegiente retirada da palavra VER O do LCD Esse recurso permite que os hor rios das interrup es sejam registrados com base na hora real a b Figura 3 23 Mudan a para o hor rio de ver o a Detalhe da chave liga desliga direita da caixa b Indica o no LCD Os outros dois bot es possibilitam a consulta dos indicadores de continuidade da data e hor rio das ltimas interrup es e a introdu o de par metros conforme j mencionado anteriormente Um c digo de prote o que inviol vel e gravado uma nica vez no microcontrolador impossibilita a leitura e altera o do programa e pode ainda ser utilizado para identificar a unidade consumidora onde o aparelho se encontra instalado possibilitando assim uma correspond ncia un voca entre eles 3 7 SELE O DOS LOCAIS DE INSTALA O Para o cumprimento dos objetivos do presente trabalho necess rio se faz a instala o de alguns registradores de interrup o em unidades consumidoras localizadas na rea de concess o da empresa CEB Distribui o Assim sendo procedeu se identifica o dos locais considerados mais adequados para a instala o pretendida que recaiu nos circuitos assim escolhidos e Um circuito secund rio alimentado por um transformador com hist rico de
17. apresentem baixo custo pois de outra forma fica inviabilizada a sua dissemina o no sistema el trico de pot ncia Eto 2004 2 4 3 Medidores eletr nicos de energia ativa multifun o Determinados medidores de energia el trica possuem recursos que permitem o registro das datas e hor rios da falta e do retorno da energia Nansen 1997 Estes medidores contudo s o usualmente instalados pelas concession rias na entrada de unidades consumidoras do 19 grupo A ou seja unidades consumidoras com fornecimento em tens o igual ou superior a 2 3 kV Estas informa es n o s o disponibilizadas localmente no mostrador do aparelho por m caso seja do interesse do consumidor as mesmas podem ser solicitadas concession ria que disponibiliza o registro da mem ria de massa do equipamento onde est o gravados estes dados Apenas as interrup es de um ciclo de leitura s o registradas o que pode n o coincidir com o m s civil e portanto sem valor comparativo com as metas dos indicadores mensais Por outro lado como o tamanho da mem ria do medidor para estes dados limitado e al m disso por tratar se de uma mem ria c clica apenas as ltimas interrup es s o registradas sendo poss vel ent o que determinadas ocorr ncias sejam sobrescritas Vale citar ainda que como estes medidores n o s o customizados para o atendimento Resolu o 024 interrup es com dura o inferior a 3 minutos tamb m s o re
18. atualizados identificando as mudan as de meses e anos inclusive os anos bissextos evitando a utiliza o de recurso de computa o do microcontrolador para essa finalidade 29 3 4 8 Bloco interface homem m quina Respons vel em indicar visualmente as informa es gravadas pelo microcontrolador bem como pela introdu o de par metros no mesmo 3 5 PROJETO DO REGISTRADOR Na sequ ncia feito um detalhamento de cada um dos blocos anteriormente citados 3 5 1 Fonte de alimenta o A fonte de alimenta o tem por base uma fonte cl ssica com regula o linear composta por transformador abaixador uma ponte retificadora de onda completa capacitores de filtro capacitores de desacoplamento da fonte e um circuito integrado regulador de tens o com prote o incorporada contra sobrecorrente e sobretemperatura Para a adequada concep o da fonte foi considerado que cerca de 80 das faltas em redes a reas de distribui o de energia el trica s o devidas a curtos circuitos monof sicos fase neutro ou fase terra Costa 2006 provocados principalmente por descargas atmosf ricas contatos de rvores com a rede falhas em equipamentos animais vento abalroamentos e vandalismos Quando da ocorr ncia de um defeito desse tipo as fases n o afetadas podem sofrer n veis elevados de sobretens o entre fase terra submetendo os equipamentos notadamente os equipamentos eletr nicos a severas condi es de opera
19. base os gr ficos anteriores poss vel constatar uma diferen a m dia de 14 a maior entre as dura es das interrup es que as unidades consumidoras efetivamente ficaram submetidas e as apuradas pela concession ria Essa diferen a que representa uma diverg ncia m dia de apenas 0 21 horas ou seja cerca de 12 minutos por interrup o certamente se deve maior facilidade de comunica o dos consumidores com o servi o de atendimento emergencial da concession ria 75 Com exce o das interrup es provocadas por interven es da pr pria concession ria ou pela opera o de equipamentos com sensoriamento autom tico da rede via de regra a contagem da dura o das interrup es no fornecimento da energia iniciada a partir do momento em que algum consumidor registra a reclama o na central de atendimento emergencial da empresa distribuidora Como as faltas monitoradas pelo aparelho s o registradas a partir do instante em que a interrup o efetivamente ocorre a diferen a verificada reflete o tempo que em m dia o consumidor leva para contatar a concession ria o qual depende dentre outros e Da presen a do consumidor em sua unidade consumidora e Da percep o da falta de energia pelo consumidor e Da disposi o do consumidor em contatar a central de atendimento emergencial da concession ria e Da disponibilidade de sistema de comunica o com a central de atendimento emergencial da concession ria
20. blindadas e lacradas para proteg lo contra intemp ries e impedir qualquer tipo de viola o Figura 2 4 Vista do equipamento Argos em detalhe e instalado em poste FONTE LACTEC Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento Os indicadores apurados pelo Argos s o os de interrup o individuais DIC e FIC sendo que a utiliza o de metodologia estat stica permite estimar por meio de amostras do DIC e FIC os indicadores de interrup o coletivos DEC e FEC relativos dura o e frequ ncia por conjunto de consumidores O indicador DMIC n o informado diretamente pelo Argos por m pode ser calculado Com esse sistema poss vel fazer atrav s de amostragem o acompanhamento da continuidade do fornecimento de modo mais eficaz al m de poder auditar os dados fornecidos pelas concession rias As informa es referentes aos indicadores podem ser acessadas pelo consumidor por m via internet atrav s do fornecimento de uma identifica o do usu rio e de uma senha 17 Destaca se que nenhuma informa o visualizada no pr prio aparelho impossibilitando assim sua consulta local pelo consumidor pois o aparelho n o processa por si s os c lculos necess rios que permitem computar os indicadores de continuidade Al m disso o Argos instalado no alto de postes da rede p blica de distribui o de energia el trica e portanto fora do alcance do consumidor Outra desvantagem do
21. celebra o de contratos de fornecimento Considerando o procedimento de apura o dos indicadores ou seja efetuado exclusivamente pela concession ria a Resolu o prev que os dados das interrup es de longa dura o e os indicadores deles provenientes sejam mantidos devidamente armazenados para uso da ANEEL bem como dos consumidores por um per odo m nimo de 5 cinco anos Al m disso at 31 de dezembro de 2007 as concession rias dever o certificar o processo de coleta dos dados e de apura o dos indicadores individuais e coletivos com base nas normas da Organiza o Internacional para Normaliza o International Organization for Standardization ISO 9000 2 3 1 Indicadores coletivos S o definidos dois indicadores coletivos associados a um conjunto de unidades consumidoras O primeiro indicador de continuidade coletivo a Dura o Equivalente de Interrup o por Unidade Consumidora definido como o intervalo de tempo expresso em horas e cent simos de hora que em m dia no per odo de observa o em cada unidade consumidora do conjunto considerado ocorreu descontinuidade na distribui o de energia el trica Este indicador denominado DEC cuja express o apresentada a seguir S caD xt 24 DEC E Cc 10 onde Ca i N mero de unidades consumidoras interrompidas em um evento i no per odo de apura o t 1 Dura o em horas e cent simos de hora de cada evento i no pe
22. conforme ser visto adiante O monitoramento da bateria s efetuado pelo microcontrolador quando n o h tens o na fonte de alimenta o A maioria das baterias considerada morta quando a tens o chega a 80 da sua tens o nominal McComb 2000 Assim sendo no caso de uma bateria de 4 8 V utilizada no presente projeto sua tens o n o pode ser inferior a 3 84 V Por medida de seguran a e considerando ainda que a tens o minima de funcionamento do microcontrolador escolhido de 4 0 V esta foi a tens o limite admitida para a bateria Caso esse valor seja atingido o 36 programa residente no microcontrolador leva a n vel baixo uma de suas sa das digitais que passando pelo resistor R3 provoca o desligamento do rel de estado s lido de refer ncia AQV212 CI 3 e o consegiiente corte da corrente do circuito conforme mostra a Figura 3 6 Vem da 6 Bateria INPUTI N O 2 5 INPUT2 COM gt N 0 1 Alimenta o do circuito R3 Vem do micro controlador Figura 3 6 Circuito respons vel em ligar e desligar a bateria Considerando que a bateria n o atingir sua descarga m xima de 3 84 V uma vez que a tens o m nima admitida limitada em 4 0 V na pr tica sua autonomia ser um pouco inferior ao valor te rico calculado no item 4 2 3 5 5 Prote o contra surtos de tens o Sabe se que o sistema el trico de pot ncia est sujeito a sobretens es causadas por opera e
23. conjuntos foram propostos pelas concession rias ANEEL que ap s an lise e aprova o gerou uma resolu o espec fica para cada concession ria com os dados validados Estabeleceram se padr es de refer ncia baseados no levantamento de dados hist ricos de cada concession ria e a compara o destes entre as diversas empresas O desenvolvimento de t cnicas de compara o de desempenho entre as empresas de distribui o permitiu a formula o desses novos padr es e o estabelecimento de metas de melhoria dos ndices de continuidade As metas para os indicadores de continuidade individuais e coletivos para cada conjunto de unidades consumidoras foram definidas atrav s de negocia o entre as concession rias e a ANEEL Foram estabelecidas por concession rias com base nos valores hist ricos dos indicadores para os agrupamentos de consumidores na an lise comparativa de desempenho das empresas e nas metas dos contratos de concess o quando existentes Estas metas s o pass veis de renegocia o quando das revis es tarif rias Dos avan os obtidos e das disposi es restabelecidas na Resolu o 024 pode se ainda ressaltar a exig ncia do envio dos indicadores apurados ANEEL a imposi o de penalidades por descumprimento das metas o estabelecimento de prazos para o aviso de interrup es programadas aos consumidores com a anteced ncia necess ria e a obrigatoriedade da informa o dos indicadores na fatura de
24. duas fases prim rias em transformadores trif sicos de distribui o A montagem laboratorial mostrada nas pr ximas figuras onde o transformador da direita foi utilizado como elevador de tens o de 380 V 13 800 V para alimentar o transformador de distribui o sob ensaio colocado esquerda a partir do qual as tens es secund rias foram medidas Particularmente na Figura A 1 est sendo simulada a falta de tens o na fase B Figura A 1 Simula o de falta de uma fase Este mesmo arranjo foi utilizado para a simula o de falta de tens o nas demais fases e repetido para os demais transformadores submetidos ao ensaio Conforme mostra a Figura A 2 foi tamb m simulada a falta de duas fases simult neas no circuito prim rio 90 Figura A 2 Simula o de falta de duas fases A tabela A 1 indica os valores medidos nos ensaios onde tamb m destacada a tens o mais elevada encontrada excetuando as fases sem defeito Tabela A 1 Medi es das tens es secund rias remanescentes em transformadores trif sicos durante uma falta de fase na alta tens o TENS ES FASE NEUTRO POTENCIA DO FASE SOB REMANESCENTES NA B T V TRANSFORMADOR e A o AN BN CN 15 KVA FASE B 215 144 72 Imped ncia 3 8 75 KVA FASE B 215 140 Imped ncia 3 5 FASE C 112 217 104 150 KVA FASE A 83 139 220 Imped ncia 3 6 FASE B 217 134 84 FASE C 111 217 107 Excetua
25. e o consumidor considerando se a cortesia o tempo de atendimento s solicita es de servi os o grau de presteza o respeito aos direitos do consumidor entre outros A qualidade do produto est relacionada com os fen menos associados forma de onda de tens o tais como flutua es de tens o distor es harm nicas varia es moment neas de tens o entre outros A continuidade do fornecimento corresponde disponibilidade da energia el trica ao consumidor e caracterizada por dois par metros a dura o e a fregii ncia das interrup es Vale ressaltar que o termo interrup o definido como a descontinuidade do neutro ou da tens o dispon vel em qualquer uma das fases de um circuito el trico que atende a unidade consumidora ANEEL 2000 O ideal que n o haja interrup o ou se houver que seja a m nima poss vel e informada ao consumidor em tempo h bil a fim de prevenir maiores preju zos decorrentes da sua falta Dentre os aspectos de qualidade do servi o prestado destaca se a continuidade do fornecimento de energia pois ela afeta diretamente os processos produtivos e acarreta a insatisfa o dos consumidores de todas as classes Al m disso n o se pode falar em melhoria da qualidade do produto se o produto nem mesmo foi entregue No Brasil compete Ag ncia Nacional de Energia El trica ANEEL regular os servi os de eletricidade expedindo os atos necess rios ao cumprimento da
26. elevada quantidade de interrup es para que houvesse uma massa consistente de dados para an lise 57 e Um circuito prim rio com hist rico de elevada quantidade de interrup es para que fosse poss vel avaliar tamb m a diferen a na qualidade do fornecimento sob o ponto de vista da continuidade para os clientes situados pr ximos e distantes da subesta o Neste caso foi instalado um aparelho no in cio do alimentador ou seja no primeiro transformador ap s a subesta o supridora e outro no final deste ou seja no transformador mais distante eletricamente da subesta o Uma vez escolhidos os circuitos o endere o da instala o recaiu sobre as unidades consumidoras trif sicas que apresentaram maior facilidade para a fixa o dos aparelhos A Tabela 3 7 identifica os pontos eleitos para a instala o de 3 tr s aparelhos Tabela 3 7 Locais selecionados para instala o dos registradores de interrup o mo o CIRCUITO RR CHAVE ENDERE O 01 CS 07 4575 75 FX 8076 QNM 19 CJ N Casa 19 02 CN 15 3180 15 FZ 0532 Sa da da subesta o CN 03 CN 15 2856 15 FT 6091 Ch cara Ferradura CS refere se subesta o Ceil ndia Sul CN refere se subesta o Ceil ndia Norte O aparelho 01 foi instalado no circuito do transformador com elevada quantidade de interrup es e os aparelhos 02 e 03 no in cio e final respectivamente do alimentador CN 15 considerado de baixo
27. em 30 de setembro de 2004 ANEEL 2000 Resolu o n 24 de 27 de janeiro de 2000 Estabelece as disposi es relativas continuidade da distribui o de energia el trica a unidades consumidoras ANEEL 200la Resolu o n 505 de 26 de novembro de 2001 Estabelece de forma atualizada e consolidada as disposi es relativas conformidade dos n veis de tens o de energia el trica em regime permanente ANEEL 2001b Of cio n 336 2001 SRD ANEEL de 13 de setembro de 2001 expedido pela Superintend ncia de Regula o dos Servi os de Distribui o ANEEL 2004 Resolu o Normativa n 126 de 6 de dezembro de 2004 Estabelece as metas de continuidade dos servi os de distribui o de energia el trica nos seus aspectos de Dura o Equivalente de Interrup o por Unidade Consumidora DEC e Fregii ncia Equivalente de Interrup o por Unidade Consumidora FEC para os conjuntos de unidades consumidoras da rea de concess o da Companhia Energ tica de Bras lia CEB ANEEL 2005 Procedimentos de Distribui o PRODIST M dulo 8 Qualidade do Servi o Prestado Se o 8 2 Revis o 1 Site www aneel org br acessado em 04 09 2006 Belis rio C sar D A Bahiense Daniella A Oliveira Gec M 2003 Continuidade nos Servi os de Distribui o de Energia El trica Conj amp Planej SEI n 105 p 36 40 Salvador Brasil Bezerra U H Garcez J N Moscoso M
28. energia el trica Tamb m determinou se a disponibiliza o do servi o de atendimento gratuito e permanente para o registro de reclama es dos consumidores e as solicita es de provid ncias para servi os emergenciais De acordo com essa mesma resolu o a continuidade dos servi os p blicos de energia el trica dever ser supervisionada avaliada e controlada por meio de indicadores coletivos que expressem os valores vinculados a conjuntos de unidades consumidoras bem como indicadores individuais associados a cada unidade consumidora em particular Ressalta se que a regulamenta o existente sinaliza a ado o de metas de continuidade gradativamente mais exigentes Portanto haver sempre uma tend ncia das concession rias em adicionar aos investimentos uma sofistica o maior na qualidade dos materiais e padr es de instala o isso tanto para a moderniza o das redes existentes quanto para a expans o do sistema el trico 2 3 ASPECTOS DA RESOLU O 024 2000 ANEEL A Resolu o 024 de 27 de janeiro de 2000 regulamenta os procedimentos para estabelecimento das metas de continuidade que se exige do sistema el trico das concession rias no atendimento aos seus consumidores S o definidos cinco indicadores de continuidade sendo dois de car ter coletivo estabelecidos para cada um dos conjuntos de consumidores em que a concession ria foi subdividida e tr s individuais v lidos para cada uma das unidade
29. interrup o do fornecimento Este ensaio tem por objetivo verificar a confiabilidade do registro das interrup es de energia e comprovar a precis o na marca o da dura o desses eventos V rias interrup es de energia de diversas dura es superiores e iguais a 3 minutos foram simuladas sendo os valores registrados pelo aparelho comparados com um rel gio de pulso a quartzo Observou se que n o houve diferen a percept vel entre as duas marca es para todas as interrup es simuladas cujas dura es variaram de 3 minutos a 2 dias consecutivos Destaca se que a precis o desejada se limita a 1 minuto pois para cada interrup o de longa dura o o rg o regulador exige o registro da data hora e minutos do seu in cio e restabelecimento ANEEL 2000 4 2 3 Ensaio de opera o da fonte sob condi o de falta de fase Este ensaio tem por objetivo verificar a operacionalidade da fonte de alimenta o durante a ocorr ncia de falta de fase no sistema trif sico de distribui o de energia A tens o na fase A que alimenta a fonte do aparelho foi reduzida para 170 V e posteriormente para 140 V permanecendo em cada um desses valores por um per odo de 2 horas Observou se que mesmo alimentada com 140 V a fonte manteve tanto o aparelho em funcionamento normal quanto a bateria em regime de carga 4 2 4 Ensaio de m nima dura o de interrup o Este ensaio tem por objetivo verificar a dura o m
30. out e e Watchdog timer Diferentemente da arquitetura Von Neumann a arquitetura Harvard prev v rias vias de comunica o entre a CPU e perif ricos permitindo assim a realiza o de v rias opera es simult neas o que implica em aumento consider vel na velocidade de execu o do programa caracter stica importante para o presente projeto Essa arquitetura permite ainda que as mem rias de dados e programa tenham tamanhos diferentes No PIC16F876 os dados s o de 8 bits e as instru es de 14 bits A Figura 3 12 ilustra a diferen a b sica entre as duas arquiteturas E 8 CPU a gt pas f s b Figura 3 12 Arquiteturas de microcontroladores a Harvard e b Von Neumann A Figura 3 13 mostra a pinagem do PIC16F876 sendo que a descri o de cada pino juntamente com o significado da denomina o utilizada pode ser obtida na refer ncia anteriormente citada Observa se que alguns pinos s o multiplexados com uma fun o alternativa 47 MCLR vpp THV LJ 1 RB7 PGD RAQANO te C RB amp PGC RA TAN at C ep RBS RAZ ANZN RE F teto RB4 RA3 AN3 V REF mt RB3PGM RASTOCKI e L a lt RB2 RAS AN4 S5 te TE e Rp1 vss C o a RBO INT OSC1 CLKIN 0 O vo osczcLkouT s 10 a s vss RCOTIOSO TICKI a _ 11 RC7 RX DT RCAMTIOSI CCP2 C 12 em RCE TXICK RC2 CCP1 e C 13 RCSISDO RC3 SCK SCL 114 sta RC4 SDISDA Figura
31. ponto de vista do consumidor que as datas e hor rios das faltas e retornos da energia bem como os indicadores dos meses anteriores tamb m n o s o disponibilizados no aparelho Portanto a despeito da sua import ncia para o rg o regulador e at mesmo para um rg o fiscalizador ele n o se presta s necessidades diretas do consumidor Este sistema foi empregado experimentalmente pela ANEEL em passado recente por m de acordo com informa o colhida na Superintend ncia de Fiscaliza o dos Servi os de Eletricidade SFE o Argos n o mais utilizado por aquela ag ncia 2 4 2 Analisadores de qualidade da energia el trica Problemas de qualidade da energia el trica englobam uma grande variedade de dist rbios no sistema el trico Eles incluem desde r pidos transit rios de sobretens o na faixa de microssegundos at interrup es de longa dura o na faixa de horas ou dias Problemas de qualidade de energia tamb m envolvem fen menos em regime permanente tais como distor es harm nicas e fen menos intermitentes como flicker por exemplo Esta grande variedade de condi es acarreta muita dificuldade na cria o de procedimentos padronizados de medi o bem como no desenvolvimento de equipamentos Dugan et al 1996 pois os mesmos devem ser integrados ou seja devem possibilitar a an lise dos v rios fatores que determinam a qualidade do suprimento em um s instrumento Portanto os in
32. se a fase s A T Alta Tens o ou seja lado da tens o prim ria B T Baixa tens o ou seja lado da tens o secund ria AN Fase A e neutro BN Fase B e neutro CN Fase C e neutro As simula es de falta simult nea de duas fases no lado prim rio mostraram que as tens es secund rias se reduzem a valores extremamente baixos conforme esperado o que dispensou seus registros uma vez que sempre provocar o a sensibiliza o do sensor de tens o ajustado para 170 V 92 B ESQUEMA DO CIRCUITO ELETR NICO COMPLETO 1N4007 CI 1 7806 T1 220 24V 220 lt L S gt c1 3 c2 3 1N4007 EN e 8 3 Q y al o q A ETT EA vi S S Ss gt 220 V S 60 Hz j 5 gt 1 T2 220 24V Los Vai para PORTC 5 microcontrolador D4 5Vcc D3 1N4001 N 1N4001 a a Entrada Anal gica GEAN 1 Fe Ee PORTA 3 5X 5 INPUT N 0 2 ES INPUT2 COM 3 E NO E 0 AQV212 k 1700 mAh 4 8V R3 lt 7 Vem da PORTB 2 Do Refer ncia da tens o em 2 5V PORTC 6 560 Figura B 1 Esquema do circuito eletr nico parte 1 93 Fase A 15nF 630V lt Q o o W e if Neutro 10K 5W MMA n Fase B 15nF 630V lt E o W a S E K 10K 5W_ 2M 0 47UF a SIP Fase C X 1T r 15nF 630V RS405 x q CH 24 4 gt 4 1 1 5 g E q W V we S E 16 R Terra PE RN
33. sistema el trico Este conceito difere portanto daquele utilizado pelos organismos que t m padronizado os termos relacionados com a qualidade da energia tais como IEC e IEEE que consideram interrup o de energia como a redu o no valor eficaz da tens o de 40 alimenta o em todas as fases do sistema para valores inferiores a 10 da tens o nominal da barra considerada Dugan et al 1996 Objetivando mensurar a magnitude da tens o remanesceste na rede secund ria por ocasi o da falta de fase no sistema prim rio de distribui o procedeu se a ensaios em laborat rio onde alguns transformadores de distribui o trif sicos foram submetidos a desligamentos monopolares e bipolares no lado da alta tens o AT ao tempo em que as tens es secund rias BT entre fase e neutro foram devidamente registradas A Tabela 3 2 a seguir traz um resumo do resultado desses registros cujos detalhes constam no Ap ndice A Tabela 3 2 Tens es remanescentes na BT quando da falta de uma fase na AT Pot ncia Maior tens o fase neutro kVA remanescente 15 158 V 75 146 V 150 139 V Excetua se a fase sem defeito Os ensaios foram realizados com o transformador em vazio Com o transformador submetido a algum carregamento a queda de tens o na sua imped ncia interna provocar uma redu o ainda maior nos valores aqui encontrados Espera se portanto que na situa o real a tens o remanescente seja
34. 3 13 Pinagem do PIC16F876 O PIC16F876 fornecido em diversos tipos de encapsulamentos sendo que no presente projeto foi escolhido o encapsulamento PDIP Plastic Dual In line Package de 28 pinos mostrado na Figura 3 14 devido maior facilidade de montagem tanto em uma matriz de contato para o desenvolvimento do prot tipo quanto em placa de circuito impresso para a vers o final Figura 3 14 Exemplo de PIC16F876 em encapsulamento PDIP de 28 pinos 3 5 10 Calend rio e rel gio de tempo real Denominado freq entemente na literatura t cnica como RTC Real Time Clock trata se de um circuito integrado dedicado fun o de rel gio e calend rio onde os dados s o transferidos via comunica o serial no modo PC a um barramento de duas linhas bidirecionais O modelo adotado de refer ncia DS1307 fabricado pela Dallas Semiconductor fornece informa es dos segundos minutos horas dia m s e ano no formato BCD e apresenta 48 baixo consumo de energia Possui capacidade de reconhecer os meses com menos de 31 dias e inclusive anos bissextos Possui ainda um circuito sensor interno que detecta falha na alimenta o principal e automaticamente passa a ser alimentado pela bateria de retaguarda de 3 5 V do tipo lithium de 35 mAh Essa bateria garante o funcionamento do RTC por at 10 anos na aus ncia da alimenta o principal Dallas 2003 Seu funcionamento exige a conex o de um cristal de quartzo com
35. 53 horas assim calculada Capacidade da Bateria Horas de Utiliza o ee Consumo do Aparelho G 1700mAh H de Utiliza o 653h oras de Utiliza o 2 6mA 4 2 Em outras palavras as baterias ser o capazes de permanecer em funcionamento adequado por mais de 27 dias consecutivos na aus ncia da alimenta o principal Foi testada experimentalmente a liga o do aparelho a uma fonte de alimenta o chaveada por m a mesma provocou um mau funcionamento do microcontrolador devido excessiva interfer ncia eletromagn tica que se manifestou Como a elimina o ou mesmo a mitiga o desse fen meno exigiria a instala o de filtros e ou blindagens eletromagn ticas Mamede 1997 essa alternativa foi abandonada em fun o do aumento da complexidade e do custo que acarretaria 4 2 1 Ensaio de suportabilidade a sobretens o Este ensaio tem por objetivo verificar a suportabilidade da fonte de alimenta o e dos sensores de tens o frente a sobretens es sustentadas em frequ ncia industrial Aplicou se uma tens o eficaz trif sica de 380 V nos 3 sensores de tens o e na fonte de alimenta o simultaneamente durante o per odo de duas horas Este ensaio foi realizado no laborat rio de m quinas fazendo uso de uma tomada de 380 V Observou se que o comportamento do aparelho foi satisfat rio n o apresentado qualquer defeito sobreaquecimento ou mau funcionamento 63 4 2 2 Ensaio de
36. DO PROT TIPO ccceereenersererneersereeseensenerseeneenserseanses 61 4 2 1 Ensaio de suportabilidade a sobretens o ccceccceeseresereresensrrcrsess 63 4 2 2 Ensaio de interrup o do fornecimento ecssscsss ces srerrerererao 64 4 2 3 Ensaio de opera o da fonte sob condi o de falta de fase 64 4 2 4 Ensaio de m nima dura o de interrup o ccecccescesscerersserseess 64 4 2 5 Ensaio de interrup es consecutivas ecccceeceererrsereesescerrerereraoe 65 4 2 6 Ensaio de imunidade tens o harm nica eecceeccescesseesersserseess 66 4 2 7 Ensaio de verifica o da tens o de disparo cccessseesseeesresee 67 4 3 INSTALA O DO APARELHO NA REDE DE DISTRIBUI O 68 4 4 INTERRUP ES APURADAS PELA CONCESSION RIA eeseeeees 71 4 5 INTERRUP ES REGISTRADAS PELOS APARELHOS 73 4 6 AVALIA O DAS INTERRUP ES DE LONGA DURA O 74 4 7 AVALIA O DAS INTERRUP ES DE CURTA DURA O 79 4 CONCEUS O sas ee nd pa sed 81 5 CONCLUS ES E RECOMENDA ES cecreerenseneesensereeseneerenseneeensensasers 83 5 1 CONCLUS ES GERAIS ssrcstnerrasriientde sister ot ano inGa asas Gude da estada Go 83 5 2 RECOMENDA ES a cacete aari ai 84 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS sss ssssssssesessssseseecessssoeceesssstoe
37. Figura 3 19 ilustra esse processo PlCBasic Homem Figura 3 19 Processo de edi o e grava o do programa O gravador do microcontrolador juntamente com seu programa de grava o programador denominado EPIC foi tamb m adquirido da empresa MicroEngineering Labs Inc sendo esse conjunto mostrado na Figura 3 20 Figura 3 20 Conjunto para grava o do PIC 3 6 2 Descri o do programa A parte principal da l gica utilizada no programa de gerenciamento das interrup es de energia consta do fluxograma mostrado na Figura 3 21 cuja s ntese descritiva destacada em seguida 53 H falta de energia Disjuntor sim Indicar abriu Ler data e hor rio da falta no RTC Energia retornou Ler data e hor rio do retorno no RTC Calcular a dura o da falta Dura o n o Disjuntor aberto no LCD Disjuntor fechou Calcular e gravar gt os indicadores inferior 3 min Incrementar interrup o de curta dura o para o m s da falta Gravar data e hor rio de in cio e fim da interrup o Figura 3 21 Fluxograma l gico principal do programa O programa monitora continuamente o estado dos pinos 1 2 e 3 da porta C do microcontrolador denominados RC1 RC2 e RC3 respectivamente Esses pinos se acham ligados diretamente s sa das do circuito d
38. ISTRO E AN LISE DOS INDICADORES DE CONTINUIDADE NO FORNECIMENTO DA ENERGIA ELETRICA Autor Edvaldo Lima Paniago Orientador Marco Aur lio Gon alves de Oliveira Programa de P s gradua o em Engenharia El trica Bras lia setembro de 2006 Ao longo dos ltimos anos o monitoramento da qualidade da energia el trica tem sido objeto da aten o das empresas concession rias tendo em vista a necessidade de satisfazer a expectativa e as exig ncias crescentes do seu p blico consumidor Dentre os par metros de qualidade destaca se a continuidade do fornecimento pois ela afeta diretamente processos produtivos e acarreta a insatisfa o dos consumidores de todas as classes O presente trabalho mostra o desenvolvimento de um aparelho dedicado ao registro de interrup es da energia el trica que instalado na entrada de energia da unidade consumidora possibilita o monitoramento o c lculo e a indica o local da dura o e frequ ncia das interrup es acumuladas mensalmente possibilitando assim o acompanhamento permanente dessas informa es As principais vantagens da solu o proposta repousam sobre um baixo custo e simplicidade de manuseio A instala o desse aparelho permitir ao consumidor conhecer a qualidade da presta o do servi o nos aspectos de continuidade as datas e hor rios de in cio e fim das interrup es bem como verificar poss veis viola es dos indicadores Por outro lado a concession ria poder ava
39. UNIVERSIDADE DE BRAS LIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EL TRICA DISPOSITIVO PARA MONITORAMENTO REGISTRO E AN LISE DOS INDICADORES DE CONTINUIDADE NO FORNECIMENTO DA ENERGIA EL TRICA EDVALDO LIMA PANIAGO ORIENTADOR MARCO AUR LIO GON ALVES DE OLIVEIRA DISSERTA O DE MESTRADO EM ENGENHARIA EL TRICA PUBLICA O PPGENE DM 271 A 06 BRAS LIA DF SETEMBRO 2006 UNIVERSIDADE DE BRAS LIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELETRICA DISPOSITIVO PARA MONITORAMENTO REGISTRO E AN LISE DOS INDICADORES DE CONTINUIDADE NO FORNECIMENTO DA ENERGIA ELETRICA Edvaldo Lima Paniago DISSERTA O DE MESTRADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELETRICA DA FACULDADE DE TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE BRAS LIA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESS RIOS PARA A OBTEN O DO GRAU DE MESTRE APROVADA POR MANOEL EDUARDO MIRANDA NEGRISOLI Dr CPF EXAMINADOR EXTERNO e E Arma gt IYN e Aa S aa A FERNANDO MONTEIRO DE FIGUEIREDO Dr ENE UNB EXAMINADOR INTERNO BRAS LIA 29 DE SETEMBRO DE 2006 FICHA CATALOGR FICA PANIAGO EDVALDO LIMA Dispositivo para Monitoramento Registro e An lise dos Indicadores de Continuidade no Fornecimento da Energia El trica Distrito Federal 2006 xv 95p 210 x 297 mm ENE FT UnB Mestre Engenharia El trica 2006 Disserta o de Mestrado Universidade de Bras lia Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia El trica 1
40. a e ainda possibilitar um ajuste fino da tens o de disparo foi adicionado um trimpot de 2 MQ na base do transistor do acoplador ptico do circuito de interfaceamento de sinal mostrado na Figura 3 11 em substitui o ao resistor de 1 MQ inicialmente previsto A Figura 4 2 mostra a foto da placa de circuito impresso ap s a inser o dos 3 trimpots horizontais bem como a montagem laboratorial para efetuar o ajuste preciso da tens o de disparo em cada fase fazendo uso de um varivolt e um multimetro digital Figura 4 2 Ajuste da tens o de disparo a Trimpot s de ajuste b Calibra o em laborat rio 67 Com essa solu o foi poss vel ent o ajustar com precis o em 170 V o n vel de tens o desejado para sensibilizar o aparelho A figura 4 3 mostra a vista externa do aparelho em sua vers o final acondicionada em caixa met lica Figura 4 3 Vista externa do aparelho registrador 4 3 INSTALA O DO APARELHO NA REDE DE DISTRIBUI O Ap s a valida o do prot tipo mostrada no item anterior mais dois outros aparelhos foram constru dos e devidamente ajustados para ent o serem instalados na rede a rea de distribui o de energia el trica da CEB visando dois objetivos b sicos quais sejam e Avalia o da diferen a entre os indicadores de continuidade apurados pela concession ria e os efetivamente sucedidos e e Avalia o da frequ ncia de interrup es de curta dura o que a unidade consu
41. a fun o da tens o m nima suportada pelo regulador de tens o Com base no exposto o capacitor de filtro especificado um capacitor eletrol tico de 1 000 uF com tens o nominal de 63 V O capacitor de desacoplamento um capacitor de poli ster de 0 1 uF e tens o nominal de 250 V A tens o nominal desse capacitor pode ser id ntica ao capacitor de filtro por m os capacitores de poli ster s o mais f ceis de serem encontrados comercialmente para tens o de 250 V 3 5 1 4 Regulador de tens o Pela sua praticidade baixo custo confiabilidade e facilidade de aquisi o optou se pela utiliza o de um regulador de tens o integrado de refer ncia 7806 identificado na Figura 3 3 como CI 1 que fornece em sua sa da uma tens o regulada de 6 V A faixa de tens o admitida na entrada desse CI de8 V a 35 V Os dois transformadores da fonte ligados em s rie conforme proposto no item 3 5 1 1 desenvolver o uma tens o secund ria em regime permanente de 12 V necess ria e suficiente para alimentar o regulador de tens o CI 1 32 Na ocorr ncia de uma poss vel sobretens o de 380 V na entrada da fonte os transformadores disponibilizar o no secund rio uma tens o eficaz de 20 7 V Sabe se que na retifica o por onda completa a tens o filtrada Vc dada por Vc 2xVs Vret 3 1 onde Vs refere se ao valor eficaz da tens o secund ria disponibilizada pelos transformadores da fonte e Vret refere s
42. abilidade dos registros foi instalado um analisador de qualidade de energia comercial marca ELO Sistemas Eletr nicos modelo ELO 631 T no mesmo ponto el trico de um dos aparelhos registradores de interrup o portanto em paralelo com o mesmo por m no alto do poste da rede de distribui o por motivo de seguran a conforme mostra a Figura 4 6 Figura 4 6 Analisador de qualidade de energia fixado entre o transformador e o poste O per odo de 3 semanas em que este analisador de qualidade de energia ficou instalado coincidiu com a aus ncia de qualquer interrup o no sistema el trico De todo modo essa 70 informa o concordou com o prot tipo instalado no mesmo ponto 4 4 INTERRUP ES APURADAS PELA CONCESSION RIA Para possibilitar an lise comparativa entre as interrup es apontadas pela concession ria e as registradas pelos aparelhos foram resgatadas para o mesmo per odo em que estes permaneceram instalados as informa es contabilizadas pela CEB obtidas no Sistema de Apoio Opera o SAO que dentre outros mantem gravado para consulta todos os indicadores de continuidade exigidos pela ANEEL As interrup es de curta dura o foram obtidas no Sistema de Supervis o e Controle SSC utilizado pela rea de engenharia da CEB que contabiliza dentre outros as aberturas e fechamentos dos religadores autom ticos das subesta es As Tabelas 4 3 4 4 e 4 5 mostram os valores dos indicad
43. ada pela CEB para efeito de compara o esses dados foram transformados em horas e cent simos de hora As Tabelas 4 6 4 7 e 4 8 destacam os valores dos indicadores de continuidade mensais resgatados dos aparelhos com o indicador DIC j devidamente convertido Tabela 4 6 Valores registrados pelo aparelho 01 INDICADOR MESES ABRIL 06 MAIO 06 JUNHO 06 JULHO 06 DIC 4 03 2 05 0 62 1 98 FIC 1 3 2 2 INTERRUP OES 2 2 4 0 Curta Dura o Tabela 4 7 Valores registrados pelo aparelho 02 INDICADOR MoE ABRIL 06 MAIO 06 JUNHO 06 JULHO 06 DIC 3 16 0 20 0 37 0 FIC 3 1 2 0 INTERRUP ES 5 0 4 3 Curta Dura o 173 Tabela 4 8 Valores registrados pelo aparelho 03 INDICADOR dd ABRIL 06 MAIO 06 JUNHO 06 JULHO 06 DIC 8 80 3 10 0 40 0 62 FIC 4 2 2 3 INTERRUP ES 13 1 16 33 Curta Dura o Confirmando o que j havia sido constatado para os indicadores apurados pela CEB o aparelho 03 registrou valores superiores aos do aparelho 02 4 6 AVALIA O DAS INTERRUP ES DE LONGA DURA O Para possibilitar exame simult neo os indicadores de continuidade DIC e FIC objeto das interrup es consideradas de longa dura o depois de coletados dos aparelhos registradores s o neste item comparados com os valores apurados pela CEB Os gr ficos das Figuras 4 7 4 8 e 4 9 mostram para cada ponto de in
44. adores ou na ponte retificadora uma vez que todo o circuito ap s o CI regulador de tens o j se encontra protegido pelo pr prio CI Foi considerada a op o da utiliza o de fus vel rearm vel em substitui o ao fus vel de vidro tendo em vista a sua vantagem em possibilitar o retorno autom tico da alimenta o no caso de defeitos passageiros evitando assim a sua substitui o ou a inoper ncia do aparelho nesses casos por m comercialmente o mesmo dif cil de ser encontrado para tens o de 220 V ou superior sendo mais comuns os modelos para tens o igual ou inferior a 60 V Assim manteve se a op o do fus vel de vidro por m com a caracter stica anti transiente 3 5 2 Carregador de bateria O carregador de bateria mostrado na Figura 3 4 composto pelo pr prio regulador de tens o CI 1 e por um resistor limitador de corrente de carga R1 dimensionado de acordo com a refer ncia McComb 2000 Considerando que a corrente de carga da bateria NiCd utilizada n o deve exceder a 100 mA McComb 2000 o resistor limitador de corrente especificado foi de 12 5 Ox 1 W Para que a tens o de carga da bateria seja adequada e n o prejudique sua vida til a mesma foi ajustada em 15 acima da tens o nominal da bateria ainda de acordo com a mesma refer ncia Essa tens o obtida com os 6 V disponibilizados pelo CI 1 e com a queda de 0 6 V provocada pelo diodo D3 Esse diodo impede ainda que a bateria forne a co
45. algo inferior a 158 V De todo modo por precau o adotou se o valor de 170 V como o valor limite abaixo do qual considera se que houve interrup o no fornecimento da energia el trica No presente trabalho essa tens o limite chamada de tens o de disparo a qual ser til no ajuste da sensibilidade do sensor de tens o do aparelho Propositadamente o valor adotado de 170 V inferior tens o considerada prec ria de 189 V ANEEL 2001a para que uma queda de tens o acentuada no sistema de distribui o n o seja interpretada como uma interrup o do fornecimento 3 5 7 2 Sensibilidade a afundamentos de tens o Afundamento moment neo de tens o uma redu o no valor eficaz da tens o de alimenta o em uma ou mais fases do sistema para valores entre 90 e 10 da tens o nominal da barra considerada com dura o entre 1 2 ciclo e 1 minuto Dugan et al 1996 41 Pelo conceito dado tens o de disparo prov vel que eventos de afundamentos de tens o sejam capazes de sensibilizar o aparelho Isso porque considerando a rela o de transforma o de 13 800 V 380 V utilizada nos transformadores de distribui o da CEB a tens o de disparo ajustada em 170 V corresponder a uma tens o prim ria de 10 693 V o que representa um afundamento de tens o de 22 Isso significa que afundamentos a partir dessa magnitude poder o ser capturados e registrados pelo aparelho 3 5 7 3 Concep o do sensor O s
46. algumas unidades foram instaladas em pontos estrat gicos da rede de distribui o de energia el trica de uma concession ria com o objetivo de quantificar a diferen a entre os dados reais e os apurados pela empresa bem como avaliar a qualidade das informa es prestadas Adicionalmente foram registradas as interrup es de curta dura o ou seja aquelas com dura o inferior a 3 minutos como forma de avaliar sua relev ncia no sistema el trico de pot ncia possibilitando assim subsidiar o rg o regulador no estabelecimento de metas para sua ocorr ncia caso as mesmas se mostrem significativas pois com a dissemina o de equipamentos eletr nicos sens veis uma interrup o transit ria pode ser t o prejudicial quanto uma interrup o de alguns minutos As principais vantagens da solu o proposta repousam sobre um baixo custo e simplicidade de manuseio Exposto isso o trabalho desenvolvido conforme descrito nos par grafos a seguir O Cap tulo 2 se dedica a um breve hist rico dos esfor os dispensados pelo rg o regulador para o estabelecimento de padr es de qualidade no fornecimento da energia el trica bem como apresenta um resumo dos pontos de interesse estabelecidos pela Resolu o 024 j mencionada Esse cap tulo tamb m aborda as solu es atualmente adotadas para o monitoramento da continuidade do fornecimento da energia el trica a unidades consumidoras O Cap tulo 3 descreve o desenvolvimen
47. am sujeitos a uma qualidade de fornecimento inferior tamb m para esse tipo de ocorr ncia conforme era de se esperar Cumulativamente nos quatro meses sob observa o a quantidade de interrup es de curta dura o registrada pelo aparelho 03 instalado na unidade consumidora mais distante da subesta o foi cerca de 6 seis vezes superior s registradas pelo religador do circuito supridor provavelmente devido a disrup es em isoladores j que parte do monitoramento foi realizado em per odo chuvoso acrescido de poss veis afundamentos de tens o Estes eventos normalmente n o computados pela concession ria podem ser capturados pelo aparelho conforme foi previsto no item 3 5 7 2 Ressalta se que o circuito sob an lise utiliza estruturas com cruzetas de ferro galvanizado e n o possui religador autom tico ap s a subesta o 4 8 CONCLUS O O aparelho se mostrou adequado para o registro das interrup es de longa dura o e para o c lculo dos indicadores de continuidade a eles relacionados Invariavelmente os indicadores registrados pelos aparelhos foram sempre iguais ou superiores aos dados apurados pela concession ria Por m ao ajustar o sensor de tens o do aparelho para interpretar falta de fase como interrup o de energia o mesmo ficou sens vel tamb m para registrar alguns eventos de afundamentos de tens o Contudo modifica es relativamente simples no circuito do 81 aparelho e no
48. ama o in circuit Mem ria de dados tipo RAM de 368 bytes Mem ria de dados tipo EEPROM de 256 bytes o Suporta 1 000 000 de ciclos de escrita apaga o Ret m dados por per odo superior a 40 anos 3 5 9 2 Perif ricos embutidos Os perif ricos incorporados no microcontrolador s o os seguintes 3 temporizadores 2 comparadores anal gicos 2 m dulos PWM 1 m dulo USART 2 portas seriais s ncronas podendo operar no modo PC 5 canais para convers o anal gico para digital de 10 bits com tens o de refer ncia ajust vel 14 fontes de interrup es 3 portas bidirecionais totalizando 22 pinos configur veis individualmente como entrada ou sa da com as caracter sticas apresentadas na tabela 3 5 Tabela 3 5 Principais caracter sticas das portas de entrada e sa da DENOME N DE FAM LIA N VEL N VEL NA O PINOS L GICA L GICO 0 L GICO 1 PortA 6 TTL lt 0 8V 2a5V PortB 8 TTL lt 0 8 V 2a5V PortC 8 Sehi Siy 4a5V Trigger Capacidade de corrente 25mA 46 3 5 9 3 Caracter sticas especiais Adicionalmente o microcontrolador possui as seguintes caracter sticas e C digo de prote o program vel e Modo de economia de energia e Baixo consumo de energia e Larga faixa de tens o de opera o 2 0 V a 5 5 V O modelo em particular utilizado no presente projeto pode operar de 4 0 V a 5 5 V e V rias op es de osciladores e Reset program vel por Brown
49. bateria escolhida foi de 4 8 V correspondendo a 4 elementos NiCd de 1 2 V em s rie pois sua tens o de recarga se ajusta tens o m xima admitida para aquele componente eletr nico 35 3 5 4 Monitor de bateria Como as baterias recarreg veis n o podem ter sua tens o reduzida a valores inferiores a determinados limites sob pena de provocar danos irrevers veis s mesmas e impossibilitar sua recarga posterior foi adicionado um circuito para monitorar essa tens o na ocorr ncia de uma falta de energia por per odo prolongado no sistema el trico Por meio de um divisor resistivo representado por R4 e P1 na Figura 3 5 uma amostra da tens o da bateria levada a uma entrada anal gica do microcontrolador A tens o estabilizada necess ria ao funcionamento do conversor anal gico digital vem de um circuito integrado de refer ncia de tens o LM285 CI 2 que apresenta baixo consumo de corrente e opera o precisa e est vel ao longo do tempo D3 1N4001 q Entrada Ri a 12 5 x 1W Analogica do microcontrolador 4 8V 1700 mAh Refer ncia da tens o em 2 5V Figura 3 5 Circuito do monitor de tens o da bateria Para evitar o consumo desnecess rio de corrente da bateria pelo divisor resistivo quando a mesma apresentar tens o baixa esse m dulo colocado ap s o rel de estado s lido respons vel em desligar a bateria quando sua tens o atinge o limite m nimo aceit vel
50. cadores s o apurados pelas pr prias concession rias e enviados posteriormente ANEEL a qual se encarrega de auditagens peri dicas a fim de verificar a confiabilidade dessas informa es Para a verifica o do cumprimento da resolu o mencionada restava no entanto o desenvolvimento de um aparelho dedicado e de uso fixo que permitisse o monitoramento registro e indica o local dos indicadores de continuidade em unidades consumidoras de pequeno porte ligadas diretamente em tens o secund ria de distribui o possibilitando assim o acompanhamento permanente dessas informa es pelo consumidor Conectado na entrada de energia da unidade consumidora tal aparelho permitir ao consumidor conhecer a qualidade do servi o prestado no que tange ao aspecto da continuidade do fornecimento as datas e hor rios de in cio e fim das interrup es bem como verificar poss veis viola es dos indicadores Por outro lado a concession ria poder avaliar a confiabilidade de seu sistema de apura o dos indicadores de continuidade e melhor conhecer o desempenho do seu sistema el trico atrav s da medi o real desses indicadores Finalmente o rg o regulador ter condi es de avaliar a qualidade das informa es prestadas pelas concession rias Este trabalho tem por objetivo apresentar o desenvolvimento de um dispositivo eletr nico que se prop e a efetuar o monitoramento pretendido Ap s a valida o em laborat rio
51. ceesssstoeeeessssroeesessss 86 APENDICES uti ca A E A 89 A ENSAIOS PARA VERIFICA O DA TENS O REMANESCENTE 90 B ESQUEMA DO CIRCUITO ELETR NICO COMPLETO 93 LISTA DE TABELAS Tabela 3 1 Principais caracter sticas dos varistores ereereerecea 38 Tabela 3 2 Tens es remanescentes na BT quando da falta de uma fase na AT 41 Tabela 3 3 Principais caracter sticas dos TVS ssssssessesessseesseserssressessrssressessresresseeseese 44 Tabela 3 4 Principais caracter sticas do acoplador ptico ciii 45 Tabela 3 5 Principais caracter sticas das portas de entrada e sa da 46 Tabela 3 6 Identifica o dos pinos do LCD re erereeeeeareerane 50 Tabela 3 7 Locais selecionados para instala o dos registradores de interrup o 58 Tabela 4 1 Valores de consumo do aparelho c re ceeeerererreeranee 62 Tabela 4 2 Compara o dos valores de distor o harm nica de tens o 66 Tabela 4 3 Valores apurados pela CEB para o ponto de instala o do aparelho 01 71 Tabela 4 4 Valores apurados pela CEB para o ponto de instala o do aparelho 02 72 Tabela 4 5 Valores apurados pela CEB para o ponto de instala o do aparelho 03 72 Tabela 4 6 Valores registrados pelo aparelho 01 73 Tabela 4 7 Valores registrados pelo aparelho 02 errar 73 Tabela 4 8 Valo
52. dade de regula o dos par metros de qualidade no servi o p blico de fornecimento de energia el trica Al m do mais na atual regula o econ mica adotada no Brasil a remunera o das distribuidoras baseada no servi o pelo pre o o que possibilita concession ria a apropria o do ganho com minimiza o do custo Assim a regula o deve contemplar a implanta o de padr es m nimos de desempenho estabelecendo par metros b sicos para garantir o fornecimento adequado dos servi os Para se estabelecer padr es de qualidade adequados necess rio definir a real expectativa dos consumidores isto identificar o quanto a sociedade est disposta a pagar pelos mesmos pois a melhoria do n vel de qualidade implica em aumento dos custos A qualidade do servi o prestado pelas empresas do setor el trico de distribui o de energia pode ser avaliada nos seguintes grandes aspectos a qualidade do atendimento ao consumidor a qualidade do produto energia el trica e a continuidade do fornecimento Belis rio et al 2003 Esses aspectos s o pontos b sicos para a defini o dos diversos crit rios de localiza o e arranjo das subesta es localiza o das equipes de servi os crit rios de escolha dos materiais e equipamentos de controle e prote o regula o de tens o e configura o da rede de distribui o A qualidade do atendimento abrange a rela o comercial existente entre a concession ria
53. desempenho na CEB sob o ponto de vista dos indicadores de continuidade Os circuitos prim rios CS 07 e CN 15 possuem as seguintes principais caracter sticas construtivas comuns e Rede a rea trif sica nua classe 15 kV e Estruturas predominantemente com cruzetas de ferro galvanizado e Isoladores tipo pino de porcelana e Isoladores tipo disco de vidro e Presen a de religador autom tico na subesta o e e Aus ncia de dispositivos de religamento autom tico ao longo do circuito 58 Em particular o circuito CS 07 tipicamente urbano com 11 15 km de extens o e o circuito CN 15 com 291 76 km tipicamente rural Para possibilitar a instala o em campo os aparelhos foram acondicionados em caixas de policarbonato conforme mostrado na Figura 3 24 com grau de prote o IP 65 e portanto pr prias para instala o ao tempo Figura 3 24 Vista do aparelho registrador em caixa de prote o 3 8 CONCLUS ES Ap s apresentar as vantagens que o registrador de interrup es pode proporcionar aos diversos entes envolvidos quais sejam o consumidor a concession ria e o rg o fiscalizador foram relacionados os requisitos m nimos que tal aparelho deve atender para auferir as vantagens mencionadas Tendo por base os requisitos expostos foi mostrada a concep o do projeto de cada bloco componente do registrador de interrup es culminando com a constru o de um prot tipo Especial aten o f
54. desse tipo ou classifica o de comportamento requer um conhecimento profundo dos n veis atuais dos custos de medidas de mitiga o e tamb m dos custos dessas interrup es representados principalmente pelos danos diretos que acarretam Deve ser considerada ainda a disposi o do consumidor em pagar mais por n veis de qualidade superiores 5 2 RECOMENDA ES PARA PESQUISAS FUTURAS Pelo exposto recomenda se que seja dado um tratamento estat stico ao presente trabalho atrav s do monitoramento das interrup es de curta dura o ao longo de diversos circuitos que representem o universo da concession ria para ent o formatar uma proposta visando ao estabelecimento de limites para esses eventos 84 Como a percep o e o preju zo imposto pelas interrup es de curta dura o est o sujeitos hora do evento e ao tipo de atividade exercida prop e se que os limites a serem estabelecidos sejam tamb m dependentes da faixa hor ria da sua ocorr ncia e da classe de atividade da unidade consumidora Para que o aparelho proposto possa gozar de credibilidade junto aos usu rios recomenda se que sua precis o seja aferida e certificada por um organismo oficial como por exemplo o Instituto Nacional de Metrologia Normaliza o e Qualidade Industrial INMETRO Digno de nota que o aparelho aqui desenvolvido possui precis o de 1 minuto para interrup es com dura o a partir de 3 minutos Havendo necessidade de precis
55. dos nas Tabelas 4 7 e 4 8 poss vel tamb m conhecer a diferen a de qualidade no suprimento da energia el trica do ponto de vista da continuidade do fornecimento entre os consumidores situados pr ximos da subesta o supridora e os consumidores situados distantes dela O gr fico da Figura 4 14 mostra essa desigualdade 78 DIC FIC Figura 4 14 Diferen a na qualidade do suprimento Conforme se esperava as unidades consumidoras distantes da subesta o est o sujeitas a uma qualidade inferior no suprimento de energia sob o ponto de vista da continuidade comparativamente s unidades situadas pr ximas da subesta o A diferen a mais expressiva se refere ao indicador DIC pois no presente caso a unidade consumidora distante da subesta o se refere a uma instala o rural alimentada por um circuito extremamente longo e situado em regi o de dif cil acesso o que certamente dificulta o restabelecimento do fornecimento da energia 4 7 AVALIA O DAS INTERRUP ES DE CURTA DURA O Para possibilitar exame simult neo as quantidades das faltas de energia com dura o inferior a 3 minutos objeto das interrup es consideradas de curta dura o depois de coletadas dos aparelhos registradores s o neste item tamb m comparadas com os valores apurados pela CEB Os gr ficos das Figuras 4 15 4 16 e 4 17 mostram para cada ponto de instala o o quantitativo de ocorr ncias de interrup es de c
56. e e Da disponibilidade do sistema de atendimento emergencial da concession ria De forma similar os pr ximos gr ficos referentes s Figuras 4 10 4 11 e 4 12 mostram para os mesmos pontos de instala o os indicadores FIC registrados pelos aparelhos comparativamente aos apurados pela CEB m Registrado pelo aparelho E Apurado pela CEB aiii Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 FIC Figura 4 10 Indicador FIC para o ponto de instala o do aparelho 01 Para o ponto de instala o do aparelho 01 foi constatada uma diferen a m dia de apenas uma interrup o entre os valores registrados pelo aparelho e os apurados pela CEB Exceto 76 no m s de abril o aparelho sempre registrou uma interrup o a mais comparativamente aos dados da concession ria 5 Ee m Registrado pelo aparelho t 3 E Apurado pela CEB 3 3 E z 2 2 A 1 4 1 1 A E X 0 Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 Figura 4 11 Indicador FIC para o ponto de instala o do aparelho 02 Para o ponto de instala o do aparelho 02 excetuando o m s de junho onde o aparelho acusou uma interrup o a mais n o houve discord ncia entre os valores registrados pelo aparelho e os apurados pela CEB 5 4 4 m Registrado pelo aparelho da E Apurado pela CEB 3 3 J z 2 2 2 2 J 1 1 a 0 0 Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 Figura 4 12 Indicador
57. e para efeito do presente trabalho corresponde ao ponto de entrega Tabela 4 2 Compara o dos valores de distor o harm nica de tens o ORDEM VALOR LIMITE HARM NICA SUPORTADO IEEE 519 3 3 3 5 3 3 de 3 3 DHT 5 16 5 Comparativamente norma IEEE 519 o aparelho est apto portanto a operar em ambientes onde os n veis de tens es harm nicas estejam dentro dos limites estipulados por essa norma Nos ensaios n o foram aplicadas tens es harm nicas pares por serem pouco comuns no sistema el trico de distribui o em tens o secund ria onde as harm nicas superiores ordem 7 s o tamb m normalmente pouco expressivas 66 4 2 7 Ensaio de verifica o da tens o de disparo Este ensaio tem por objetivo verificar o valor da maior tens o que o aparelho registra como interrup o no fornecimento de energia A partir do valor nominal de 220 V a tens o aplicada individualmente em cada sensor do aparelho foi sendo gradativamente reduzida Observou se que os valores de tens o interpretados como interrup o de energia divergiram entre cada fase ensaiada variando de 125 V a 160 V A diferen a constatada se deve elevada toler ncia nos valores dos capacitores e resistores tipicamente de 10 utilizados nos sensores de tens o Deve se tamb m s poss veis diferen as de sensibilidade dos acopladores pticos Objetivando eliminar essa varia o observad
58. e queda de tens o de aproximadamente 1 V nos diodos da ponte retificadora Quando a tens o Vs for de 20 7 V tem se Vc igual a 28 3 V valor esse inferior aos 35 V suportados pelo CI 1 o que comprova que o mesmo n o deve ser danificado durante a ocorr ncia de sobretens es que podem suceder no sistema de distribui o Por outro lado quando a tens o na entrada do CI 1 corresponder ao valor m nimo admiss vel de 8 V o valor da tens o eficaz secund ria disponibilizada pelos transformadores da fonte Vs ser _ Vc Vret Vs 3 2 Considerando Vc iguala 8 V e Vret iguala 1 V tem se que Vs ser de 6 4 V Admitindo que a rela o de transforma o de 220 12 V seja mantida a tens o eficaz secund ria de 6 4 V corresponder a uma tens o eficaz prim ria de 117 3 V Isso significa que mesmo na presen a de uma queda de tens o de at 47 no sistema de distribui o a fonte de alimenta o permanecer em funcionamento Os capacitores identificados como C3 e C4 na Figura 3 3 s o indicados pelo fabricante do regulador de tens o para possibilitar seu perfeito funcionamento 33 3 5 1 5 Fus vel A entrada da fonte de alimenta o foi protegida por fus vel de vidro F1 do tipo anti transiente capaz de suportar transit rios de corrente de curta dura o sem se romper Por m interrompem o circuito sob condi es de sobrecorrente sustentada Esse fus vel opera apenas no caso de defeito nos transform
59. e diversos outros par metros de qualidade que n o somente a interrup o da energia el trica BEZERRA et al 2002 3 2 VANTAGENS DO REGISTRADOR O registrador de interrup es quando instalado na entrada de energia de unidades consumidoras deve possibilitar a consecu o dos benef cios tratados a seguir 3 2 1 Para o consumidor Os benef cios para o consumidor s o e Conhecer a qualidade do servi o prestado pela concession ria nos aspectos de continuidade do fornecimento e Conhecer as datas e hor rios de in cio e fim das interrup es e 24 e Verificar poss veis viola es dos indicadores de continuidade Opcionalmente poderia ainda e Desligar automaticamente a carga durante a ocorr ncia de falta de uma ou mais fases e Religar automaticamente a carga somente ap s o restabelecimento adequado da tens o e Ffetuar liga o telef nica autom tica ap s um per odo pr programado de falta e e Acionar ilumina o ou fonte de emerg ncia 3 2 2 Para a concession ria Os benef cios para a concession ria de distribui o de energia s o e Avaliar a confiabilidade de seu sistema de apura o dos indicadores de continuidade e e Melhor conhecer o seu sistema atrav s do registro real das interrup es 3 2 3 Para o rg o fiscalizador Os benef cios para o rg o fiscalizador s o e Avaliar a qualidade das informa es prestadas pelas concession rias e Conhecer a dispers o em
60. e interfaceamento e foram escolhidos para essa fun o por serem do tipo Schmitt Trigger 54 Duas deriva es remov veis conhecidas por jumpers s o utilizadas para transferir o n vel l gico presente na entrada de RC1 para RC2 e deste para RC3 caso o equipamento esteja monitorando uma unidade consumidora monof sica Com a simples remo o de uma dessas deriva es poss vel monitorar unidades bif sicas e a remo o da segunda possibilita o monitoramento de unidades trif sicas Esse recurso permite que o equipamento seja instalado em qualquer tipo de unidade consumidora sem a necessidade de modifica o do programa Uma outra entrada do microcontrolador monitora o estado do disjuntor do padr o de entrada de energia atrav s de um contato auxiliar tipo NA normalmente aberto para inibir o c lculo dos indicadores quando o disjuntor aberto Por outro lado caso o disjuntor seja desligado durante a ocorr ncia de uma interrup o de energia na rede p blica os indicadores s o calculados at esse momento sendo que o monitoramento da rede retorna automaticamente ap s o fechamento desse disjuntor A Figura 3 22 ilustra a forma como aparelho registrador de interrup o deve ser ligado Disjurtor j Reg etrador de com contato auxiliar interrup o de energia Figura 3 22 Diagrama esquem tico de montagem para instala o monof sica Vale salientar que essa configura o se aplica quando o disjuntor
61. ensor de tens o zssuansanavinniradonndo queres ag ana sara Casa NRO adam asa 42 Figura 3 10 Protetores contra sobretens es com TVS e varistor VZ 43 Figura 3 11 Circuito de interfaceamento de sinal sus as casa tada 44 Figura 3 12 Arquiteturas de microcontroladores ssesesessessessessessesetsesstseessseseesseseesesse 47 Figura 3 13 Pinagem do PIC16F876 ssa raise a AI RS SURG 48 Figura 3 14 Exemplo de PIC16F876 em encapsulamento PDIP de 28 pinos 48 Fig ra 3l Circ itodo RIC e a ER LS RSS a S Da 49 Figura 3 16 Pinagem do DS1307 pa A DS 49 Figura 3 17 Foto ilustrativa do LCD utilizado serranas 50 Figura 3 18 Foto ilustrativa da placa de circuito impresso com os componentes 52 Figura 3 19 Processo de edi o e grava o do programa e ssesesessesessssesseserssressessresees 53 Figura 3 20 Conjunto para grava o d PIC esses sr ipi ssa a aaa eU pesa 53 Figura 3 21 Fluxograma l gico principal do programa sssesssesessseessesessseessesersssessesse 54 Figura 3 22 Diagrama esquem tico de montagem para instala o monof sica 55 Figura 3 23 Mudan a para o hor rio de ver o e sesssssessesessessessesseseesessesrestsseseesseseesesse 57 Figura 3 24 Vista do aparelho registrador em caixa de prote o ssseseesessesseseesseseesesse 59 Figura 4 1 Prot tipo submetido a ensaios de laborat rio
62. ensor de tens o que se mostrou adequado ao prop sito pretendido se baseia em um divisor resistivo capacitivo em s rie com uma ponte retificadora monof sica de onda completa conforme mostrado na Figura 3 9 O divisor se encarrega de reduzir a tens o de entrada enquanto o retificador leva essa tens o atenuada em n vel continuo para o pr ximo bloco respons vel pela isola o galv nica e condicionamento do sinal Fase 15nF 630V Vai para interface 10K 5W de sinal Neutro Figura 3 9 Circuito do sensor de tens o Um divisor apenas resistivo atenderia o mesmo prop sito por m optou se pelo divisor resistivo capacitivo devido ao menor consumo de energia ativa que essa solu o apresenta Por outro lado um divisor apenas capacitivo apresentaria um consumo de energia ainda menor por m com a desvantagem de exigir uma corrente relativamente elevada durante sua energiza o a qual pode ser superior capacidade de corrente do acoplador ptico utilizado na isola o galv nica comprometendo assim sua integridade motivo pelo qual essa alternativa n o foi adotada 42 3 5 7 4 Prote o do sensor Considerando que falhas na ponte retificadora e no acoplador ptico podem ser interpretadas como interrup o de energia foram acrescentados protetores especiais contra sobretens es para proteger esses semicondutores Trata se de supressores de transit rios de tens o TVS extremamente r pidos alguns na
63. ers o da tens o de entrada para a tens o apropriada de funcionamento dos circuitos eletr nicos e pela carga adequada da bateria Deve possuir prote o contra sobrecarga e curto circuito 28 3 4 3 Bloco bateria e monitor de bateria Respons vel em manter o aparelho em funcionamento na aus ncia de tens o da rede de distribui o bem como em monitorar a tens o da bateria para impedir que um valor abaixo do limite considerado aceit vel venha danific la irremediavelmente impossibilitando assim a sua recarga posterior 3 4 4 Bloco sensor de tens o Respons vel em supervisionar a presen a da tens o de fornecimento e acusar sua falta caso a mesma se reduza a um valor previamente estipulado 3 4 5 Bloco interfaceamento de sinal Respons vel em promover isolamento galv nico entre o circuito supervisionado e o circuito de controle al m de adequar a tens o sob supervis o aos n veis compat veis com os circuitos eletr nicos 3 4 6 Bloco microcontrolador Respons vel pela programa o e l gica do aparelho incluindo entre outros a execu o dos c lculos dos indicadores de continuidade e o seu armazenamento para consulta posterior respons vel tamb m pelo registro das datas e hor rios das interrup es e do seu restabelecimento al m de viabilizar a comunica o externa via interface homem m quina 3 4 7 Bloco calend rio e rel gio de tempo real Respons vel em manter a data e o hor rio
64. es margem entre o pre o do servi o e o custo Esses fatos aliados evolu o dos recursos tecnol gicos tornaram imperativa a revis o dessa portaria Belis rio et al 2003 A ANEEL sucessora do antigo DNAEE assumiu o papel de promover a qualidade regulamentar os padr es e garantir o atendimento aos mesmos estimular a melhoria do servi o prestado zelar direta e indiretamente pela observ ncia da legisla o punir quando necess rio e tamb m definir os indicadores para acompanhamento do desempenho das concession rias Cabe tamb m a esse rg o regulador estabelecer metas de melhoria de continuidade mediante contratos e ou negocia o com as concession rias possuindo poderes legais para estabelecer padr es de qualidade compuls rios associados ou a pagamento de multa ou a compensa es individuais ou a ajustes gerais de tarifa As principais resolu es da ANEEL que regulamentam a qualidade do servi o p blico de distribui o de energia el trica s o e Resolu o 456 2000 que trata das condi es gerais de fornecimento e Resolu o 505 2001 que regulamenta a conformidade de tens o e e Resolu o 024 2000 que estabelece indicadores de continuidade do fornecimento Outras resolu es que definem tamb m responsabilidades e par metros de qualidade de outras atividades importantes do servi o de distribui o de energia el trica s o as seguintes e Resolu o 520 2002 que regulame
65. es can be as harmful for modern equipments as longer duration outages they were also registered and their relevance to the electric system were evaluated demonstrating the need of regulation vii SUM RIO 1 INTRODU O seriais nasal Db 1 2 CONTINUIDADE NO FORNECIMENTO DA ENERGIA ceesresrrrseess 6 2 1 INTRODUCA O uai o Aa ado 6 20 HIST RICO ua Ea a Rd RR 6 2 3 ASPECTOS DA RESOLU O 024 2000 ANEEL cceceeeeeseneeneeneense 9 2 3 1 Indicadores coletivos eessessoesoossoesoesoossoesoesoossoesoeesossoossessoesoossoesoesoossoeso 10 2 3 2 Indicadores individuais seesessossesossossesoosossessossesossossesossossessossesossossse 12 2 4 MONITORAMENTO DAS INTERRUP ES cccccreeeeeereereereeneeneenes 16 2 4 1 Sistema ALOS assa RA E CO a RD pa a 16 2 4 2 Analisadores de qualidade da energia el trica eccecereeeerereceseeesse 18 2 4 3 Medidores eletr nicos de energia ativa multifun o 19 2 4 4 Detectores de COrte esseessessoesoesoesoossoesoesoossoesoesoossoessessossoosseesossoossessossoo 21 2 5 CONCLUS ES acta catia aceno a cega Fa aaa een 21 3 REGISTRADOR DE INTERRUP ES ccceereereeereereereeneereereerersemersennees 23 31 INTRODUCA O mnie a ni 23 3 2 VANTAGENS DO REGISTRADOR s sessesessossesessoesessossesessossesossossessososseseoso 24 3 2 1 Para 0 Consumid scsssssssessssscesessssssssssssses
66. es dos indicadores DIC FIC e DMIC em conformidade com a legisla o vigente e Indicar a viola o dos limites de qualquer indicador 3 3 3 Quanto base de tempo Relativamente base de tempo o aparelho deve Possuir rel gio e calend rio de tempo real que identifique anos bissextos Possibilitar a verifica o da data e hor rio atuais Possibilitar ajuste do rel gio e calend rio de tempo real Possibilitar mudan a do rel gio para hor rio de ver o e vice versa e Manter a data e hor rio na aus ncia de tens o 3 3 4 Quanto s caracter sticas t cnicas Relativamente a outras caracter sticas t cnicas igualmente importantes o aparelho deve Interpretar falta de fase como interrup o de energia 26 Identificar a opera o do disjuntor do padr o de entrada para inibir o c lculo dos indicadores nos casos em que esse disjuntor esteja instalado a montante do medidor de energia el trica Possuir prote o contra sobretens es e sobrecorrentes Possuir isolamento galv nico entre a entrada de energia e o controle Possuir alarme visual e sonoro para indicar falha na fonte de alimenta o Apresentar baixo consumo de energia Monitorar interrup es de pelo menos 5 dias consecutivos e Possibilitar comunica o externa Um aparelho concebido para computar interrup es no fornecimento de energia deve ainda Ser resistente ao intemperismo considerando que pode ser instalado a
67. espons vel pelo gerenciamento das interrup es O presente cap tulo encontra se direcionado para os aspectos de valida o do produto final Nesse sentido dois grupos de an lises s o considerados O primeiro conjunto de resultados encontra se voltado para a valida o do prot tipo no que tange comprova o da sua funcionalidade bem como da sua suportabilidade frente a determinados eventos Para tanto foram executados diversos ensaios em laborat rio O segundo conjunto de resultados obtido com a instala o de aparelhos no sistema de distribui o da CEB encontra se voltado para os dados registrados em unidades consumidoras reais e confrontados com os valores apurados pela concession ria 4 2 VALIDA O DO PROT TIPO O aparelho conforme descrito no Cap tulo 3 foi montado e submetido a diversos ensaios no laborat rio de qualidade de energia da Universidade de Bras lia fazendo uso de uma fonte program vel de sinais de 30 kVA Marca California Instruments atrav s da qual pode se gerar diferentes formas de ondas de tens o que foram ent o aplicadas no prot tipo objetivando avaliar seu desempenho Os ensaios tiveram dois prop sitos b sicos O primeiro para verifica o da suportabilidade do aparelho frente a determinados eventos aos quais o mesmo poder ser submetido durante seu funcionamento em campo O segundo para valida o da sua opera o funcional verificando assim o fiel cumprimento das fu
68. estrais e anuais Os valores mensais apurados desses indicadores devem ser informados na fatura de energia el trica dos consumidores A viola o das metas preestabelecidas para os indicadores individuais acarreta em compensa o financeira ao consumidor de valor a ser creditado na fatura de energia el trica O valor dessa compensa o pode chegar at a 120 cento e vinte vezes a m dia aritm tica dos valores l quidos da fatura de energia el trica correspondentes aos meses do per odo de apura o do indicador violado 14 A concession ria tamb m est obrigada a informar na fatura de todas as unidades consumidoras sobre o direito do consumidor em receber essa compensa o quando ocorrer a viola o mencionada Para o estabelecimento dos indicadores individuais as unidades consumidoras s o classificadas por faixa de tens o nominal de fornecimento e pela sua localiza o urbana ou n o urbana A exemplo dos indicadores coletivos os indicadores individuais sendo uma fun o daqueles tamb m apresentam uma tend ncia crescente na exig ncia de melhoria cont nua o que ilustrado pelos gr ficos das Figuras 2 2 e 2 3 que se referem a unidades consumidoras atendidas em tens o secund ria ANEEL 2004 d E E E DIC m FIC sd N o i I 2005 2006 2007 2008 Ano Figura 2 2 Evolu o das metas anuais de DIC e FIC para o conjunto Ceil ndia Sul EB
69. fregii ncia de 32 768 kHz X1 e sua tens o de opera o pode variar de 4 5 V a 5 5 V A Figura 3 15 mostra a forma de liga o do RTC 5V X1 32 768 kHz o Vai para o Lithium E microcontrolador 3 5V 35mAh Figura 3 15 Circuito do RTC O CI DS1307 possui o mesmo encapsulamento do microcontrolador ou seja tipo PDIP por m com 8 pinos conforme mostra a Figura 3 16 sendo que a descri o de cada pino juntamente com o significado da denomina o utilizada pode ser obtida na refer ncia anteriormente citada Figura 3 16 Pinagem do DS1307 49 3 5 11 Interface homem m quina A comunica o do aparelho com o usu rio efetuada atrav s de um mostrador de cristal l quido e um pequeno alto falante funcionando estes como interfaces de sa da Como interfaces de entrada s o utilizados 3 bot es t cteis NA normalmente aberto 3 5 11 1 Interface de sa da O mostrador mais conhecido como LCD Liquid Crystal Display um diplay de cristal l quido alfanum rico de 2 linhas por 16 colunas tendo por base o m dulo controlador da Hitachi HD44780 mostrado na Figura 3 17 Figura 3 17 Foto ilustrativa do LCD utilizado Esse tipo de LCD possui 14 pinos e pode ser conectado ao microcontrolador atrav s de um barramento de dados de 4 ou 8 bits sendo que no presente projeto o mesmo foi configurado para operar no modo de 4 bits Sua tens o de alimenta o pode variar de 4 5 V a 5 5 V Por mei
70. gistradas De todo modo como s o instalados em unidades consumidoras de grande porte somente a estes dado o acesso ao registro das interrup es de energia por esse meio Vale acrescentar que certos medidores de energia el trica possuem m dulos denominados de qualidade de energia que possibilitam a apura o o registro e a indica o dentre outros dos indicadores de continuidade individual DIC FIC e DMIC A exemplo dos analisadores de energia estes medidores s o relativamente caros sendo especificados pelo ONS para medi o de fronteira ou seja nos pontos de suprimento entre concession rias e em unidades consumidoras atendidas em alta tens o e portanto fora do alcance do consumidor atendido em m dia ou baixa tens o Cabe destacar ainda que a ANEEL atrav s do Procedimentos de Distribui o PRODIST ANEEL 2005 pretende monitorar as interrup es em unidades consumidoras atendidas em tens o secund ria utilizando medidores eletr nicos com mem ria de massa sendo a leitura dessa mem ria efetuada pela concession ria Apesar dessa metodologia ainda n o se encontrar em vigor est prevista a instala o desses medidores em apenas tr s circuitos secund rios de cada circuito prim rio existente 20 2 4 4 Detectores de corte Existe ainda no mercado propaganda de dispositivos denominados popularmente como detectores de corte Cahors 2000 os quais se prop em a serem instalados no interior do d
71. iando de 1 an n n mero de interrup es na unidade consumidora considerada no per odo de apura o t Dura o em horas e cent simos de hora da interrup o i na unidade consumidora considerada no per odo de apura o O segundo indicador de continuidade individual a Frequ ncia de Interrup o por Unidade Consumidora definido como o n mero de interrup es ocorridas no per odo de observa o em uma determinada unidade consumidora individualmente considerada Este indicador denominado FIC cuja express o apresentada a seguir FIC n 2 4 onde n n mero de interrup es na unidade consumidora considerada no per odo de apura o O terceiro indicador de continuidade individual a Dura o M xima de Interrup o por Unidade Consumidora expresso em horas e cent simos de hora definido como o tempo m ximo de interrup o cont nua da energia el trica em uma determinada unidade consumidora individualmente considerada Este indicador denominado DMIC cuja express o apresentada a seguir DMIC t i m x 2 5 onde t i m x valor correspondente ao tempo da m xima dura o de interrup o i no per odo de apura o verificada na unidade consumidora considerada expresso em horas e cent simos de horas Os indicadores s o computados para o m s em que ocorreu o fato gerador da interrup o isso caso uma falta qualquer no sistema el trico iniciar em um determi
72. idora IEC International Electrotechnical Commission IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers PC 2 wire communication marca registrada da Philips k Kilo um milhar kHz Kilo Hertz kV Kilo Volt LCD Liquid Crystal Display LED Light Emitting Diode mA Mili Amp re mAh Mili Amp re hora MHz Mega Hertz ms Mili segundo xiv nA Nano Amp re NiCd N quel C dmio NOS Operador nacional do sistema el trico ns Nano segundo PDIP Plastic Dual In line Package PIC Programmable Interface Controller PWM Pulse Width Modulation R Resistor RAM Random access memory RISC Reduced Instruction Set Computer RMS Root Mean Square RTC Real Time Clock s Segundo TTL Transistor transistor logic USART Universal Synchronous Asynchronous ReceiverTransmitter V Volt W Watt Q Ohm u Micro um milion simo XV 1 INTRODU O O interesse pelo monitoramento da continuidade do fornecimento da energia el trica remonta ao in cio da utiliza o da pr pria energia el trica principalmente com o objetivo de proteger dispositivos sens veis sua falta Esse interesse persiste at os dias de hoje pois a despeito dos melhores esfor os despendidos pelas concession rias interrup es no fornecimento de energia podem naturalmente ocorrer Um sistema de distribui o o ltimo elo no complexo sistema de pot ncia que finalmen
73. inuity stands out because it affects productive processes and leads to consumer dissatisfaction The aim of this paper is to present the development of a device for registering electric power interruptions which is installed at the entry point of a consuming unit to facilitate monitoring calculation and local indication of outage duration and frequency accumulated monthly Thus it is possible to follow up those data on a permanent basis The main advantages of the proposed solution rely on low cost and simplicity of operation The installation of this device will allow consumer to check the quality of the electricity supplied regarding continuity aspects start and end dates and times of outages as well as verify possible violations of the standard indicators On the other hand the electric utility can evaluate the reliability of its continuity indicators checking system and measure the performance of its electric system through real mensuration of those indicators Finally the regulatory agency will be able to evaluate the quality of the information rendered by the electric utility Three prototypes were designed and tested in laboratory Soon after the devices were installed in circuits of CEB Distribui o S A the data were registered for statistical studies and confronted with the values calculated by the information system of the company and then the differences were analyzed Considering that short duration outages less than 3 minut
74. liar a confiabilidade de seu sistema de apura o dos indicadores de continuidade e conhecer melhor o desempenho do seu sistema el trico atrav s da medi o real desses indicadores Finalmente o rg o regulador ter condi es de avaliar a qualidade das informa es prestadas pelas concession rias Tr s prot tipos foram projetados e testados em laborat rio Em seguida esses aparelhos foram instalados em circuitos da CEB Distribui o S A e seus registros colhidos para estudos estat sticos sendo ent o confrontados com os valores apurados pelo sistema de informa es da empresa e analisadas as diferen as observadas Considerando que as interrup es de curta dura o inferiores a 3 minutos podem ser t o prejudiciais para os equipamentos modernos quanto as interrup es de mais longa dura o foram tamb m registradas e avaliadas sua relev ncia no sistema el trico demonstrando a necessidade da sua regulamenta o vi ABSTRACT DEVICE FOR MONITORING REGISTERING AND ANALYSIS OF ELECTRIC POWER SUPPLY CONTINUITY INDICATORS Author Edvaldo Lima Paniago Supervisor Marco Aur lio Gon alves de Oliveira Master s degree Program in Electric Engineering Bras lia DF Brazil September of 2006 In the last few years electric power quality monitoring has been object of attention of electric utilities in order to meet rising consumer expectations and growing demand Among the quality parameters electric power cont
75. litar seu entendimento pelo usu rio Os indicadores assim calculados s o gravados em mem ria vol til por serem mais r pidas comparativamente mem ria n o vol til Ao findar o m s os dados acumulados e vinculados ao m s da sua ocorr ncia s o mantidos na mem ria do microcontrolador para consulta posterior e em seguida come a o monitoramento do novo m s que se inicia Na mem ria n o vol til s o gravadas de forma c clica as datas e hor rios de in cio e t rmino das ltimas 20 interrup es de longa dura o as quais s o visualizadas no LCD em ordem inversa ou seja do evento mais recente para o mais antigo No LCD ainda poss vel consultar os indicadores de continuidade tamb m em ordem inversa ou seja do m s em curso para os ltimos 12 meses anteriores Por simplifica o e considerando o interesse priorit rio em avaliar e analisar os indicadores DIC e FIC esta vers o preliminar do programa n o contempla a identifica o e o registro do DMIC O programa possui ainda uma rotina para mostrar no LCD a data e hor rio atuais Quando essa rotina chamada atrav s do acionamento de um dos bot es t cteis o programa passa a monitorar a posi o de uma chave do tipo liga desliga miniatura posicionada externamente caixa de acondicionamento Quando essa chave levada para a posi o ligada alavanca para cima o rel gio interno adiantado em uma hora e a palavra VER O aparece no LCD indicando assim
76. midora fica submetida Os aparelhos foram instalados nos locais listados no item 3 7 pr ximos ao padr o de entrada de energia de unidades consumidoras trif sicas Durante os 4 meses em que os aparelhos permaneceram instalados o que correspondeu ao per odo de 01 04 06 a 01 08 06 os mesmos foram inspecionados quinzenalmente ocasi o 68 em que os dados gravados tamb m eram resgatados atrav s da leitura direta no LCD conforme ilustra a Figura 4 4 Indica o do DIC e FIC Indica o do n mero total Datas e hor rios do in cio para determinado m s de interrup es e t rmino da interrup o Indica o da data Indica o da meta Indica o da meta e hora atuais mensal do DIC mensal do FIC Figura 4 4 Informa es disponibilizadas nos aparelhos Conforme visto na figura anterior o aparelho disponibiliza informa es adicionais de interesse do consumidor como as metas mensais para os indicadores DIC e FIC S o disponibilizados ainda a meta do DMIC e o n mero telef nico da ANEEL podendo ser acrescentados tamb m outros pequenos informes julgados convenientes A Figura 4 5 mostra uma das instala es executadas em campo com o aparelho instalado no interior de uma caixa prova de intemp ries e posicionado junto ao padr o de entrada de energia da unidade consumidora 69 Figura 4 5 Instala o do aparelho registrador em campo Para aferir a confi
77. n es a que se prop e A Figura 4 1 ilustra o arranjo laboratorial montado para atender os prop sitos do presente item 61 Figura 4 1 Prot tipo submetido a ensaios de laborat rio Antes da realiza o dos ensaios propriamente ditos foram efetuadas diversas medi es de consumo referenciadas em valores de corrente com o prop sito de melhor conhecer o aparelho sendo essas indicadas na Tabela 4 1 Tabela 4 1 Valores de consumo do aparelho ITEM MEDI O REALIZADA CONSUMO 1 Consumo de cada sensor de tens o 40 uA 2 Consumo do aparelho com a bateria completamente carregada 105 uA 3 Consumo do aparelho com a bateria descarregada 14 mA 4 Consumo do aparelho alimentado apenas pela bateria 2 6 mA Os itens 1 a 3 se referem ao consumo em corrente alternada j que foram medidos nos terminais de entrada do aparelho O item 4 se refere medi o efetuada em corrente cont nua nos terminais da bateria Conforme esperado o aparelho apresentou um baixo consumo de energia o que significa que sua instala o na unidade consumidora praticamente n o afeta o valor da fatura de energia el trica para o consumidor 62 Tendo sido constatado que o aparelho consome 2 6 mA quando alimentado apenas pela bateria o que corresponde condi o de falta de tens o na rede de energia optou se pela utiliza o de baterias de 1700 mAh pois que possibilitar o uma elevada autonomia de 6
78. nado dia do m s e terminar em outro m s deve ser considerado sua data e hora de in cio Nesses casos a interrup o a ser registrada deve ser nica ou seja registro de apenas um FIC com data de 13 ocorr ncia relativa ao dia e m s de seu in cio e com dura o DIC contabilizada desde o in cio da interrup o at o completo restabelecimento ANEEL 2001b Na apura o dos indicadores individuais DIC e FIC devem ser consideradas todas as interrup es que atingem as unidades consumidoras sendo admitidas as seguintes exce es e Falha nas instala es da unidade consumidora desde que n o provoque interrup o em instala es de terceiros e Interrup o decorrente de obras de interesse exclusivo do consumidor desde que n o afete outras unidades consumidoras e Suspens o por inadimpl ncia do consumidor e Interrup o em situa o de emerg ncia motivadas por caso fortuito ou de for a maior e Interrup es oriundas de atua o de esquemas de al vio de carga e e Interrup es motivadas por racionamento institu do pelo Poder Concedente Na apura o do indicador DMIC al m das interrup es acima referidas tamb m n o devem ser consideradas aquelas oriundas de desligamentos programados desde que os consumidores tenham sido devidamente avisados Enquanto para o indicador DMIC devem ser apurados os valores mensais para os indicadores DIC e FIC devem ser apurados os valores mensais trim
79. nosegundos com baixa tens o de clamping tipicamente entre 2 e 200 V e elevada vida til sendo ainda bidirecionais ou seja adequados para prote o contra surtos provenientes de qualquer dire o e portanto pr prios para circuitos de corrente alternada A Figura 3 10 destaca a localiza o desse dispositivo identificado como TVS mostrando ainda a instala o do varistor citado no item 3 5 5 Fase VZ 40 KA 1 5KE6 8CA Neutro Figura 3 10 Protetores contra sobretens es com TVS e varistor VZ Essa prote o se torna necess ria devido ao fato de que muitos dispositivos semicondutores podem ser danificados por dist rbios de tens o que excedam a apenas 20 V e sua sobreviv ncia em ambientes desprotegidos extremamente curta ON Semiconductor 2001 Apesar desses supressores n o serem recomendados para redes de grande pot ncia de curto circuito por possu rem baixa capacidade de dissipa o com correntes normalmente inferiores a 500 A a presen a da imped ncia montante da sua instala o representada pelo capacitor e pelo resistor possibilita assegurar sua efetividade na prote o a que se prop e 43 Os supressores de transit rios de tens o adotados nesta implementa o possuem as caracter sticas t cnicas dadas na Tabela 3 3 Tabela 3 3 Principais caracter sticas dos TVS Par metros Valores Unid M xima tens o RMS a 25 C 5 V Tens o de clamping 7
80. nta os tempos de atendimento de emerg ncia e Resolu o Normativa 61 2004 que trata dos ressarcimentos dos danos em equipamentos el tricos ocasionados pelas redes das concession rias e e Resolu o Normativa 57 2004 que trata da qualidade dos servi os dos Centros de Atendimento Telef nico das Distribuidoras A Resolu o n 024 2000 em particular representa um marco importante na consolida o do papel da ANEEL tendo introduzido novos avan os e reformulado os procedimentos de controle de qualidade sobre o aspecto da continuidade at ent o existentes Entre as medidas mais significativas dessa Resolu o est o a cria o de procedimentos audit veis a uniformiza o do m todo de coleta de dados e registro dos mesmos a forma de apresenta o e a periodicidade do envio destes ANEEL de modo a possibilitar a an lise e o acompanhamento Outra melhoria foi a reformula o dos indicadores individuais que tornou poss vel a avalia o das ocorr ncias mensais de interrup o por unidade consumidora al m do acompanhamento pela ag ncia reguladora e tamb m pelo pr prio consumidor pois desde 2005 j obrigat ria a inclus o destes dados na fatura de energia el trica Foram introduzidos novos crit rios de forma o de grupos de consumidores de caracter sticas semelhantes e cont guos geralmente pertencentes a uma determinada rea de uma concession ria que possibilitou o atendimento homog neo Estes
81. o que preencha essas limita es Com base no exposto torna se oportuno o desenvolvimento de um equipamento dedicado e de uso fixo que possibilite o monitoramento registro e indica o local dos par metros de continuidade em unidades consumidoras de pequeno porte ligadas diretamente em tens o secund ria de distribui o possibilitando assim o acompanhamento permanente dessas informa es por parte do consumidor Importa tamb m que o aparelho se preste aos interesses da concession ria e do rg o regulador 22 3 REGISTRADOR DE INTERRUP ES 3 1 INTRODU O O aparelho proposto no cap tulo 2 deve possibilitar a detec o de toda falta no fornecimento da energia el trica efetuar o c lculo autom tico dos indicadores de continuidade individuais DIC FIC e DMIC e registrar ainda o quantitativo de interrup es de curta dura o Deve armazenar tamb m as datas e os hor rios de falta e retorno das ltimas interrup es Todas essas informa es devem ser gravadas e visualizadas em um mostrador alfanum rico no pr prio aparelho Este cap tulo tem como objetivo principal apresentar o desenvolvimento de um aparelho que se prop e a desempenhar as fun es acima mencionadas visando a sua posterior instala o em unidades consumidoras previamente escolhidas Nesse sentido inicialmente dada uma vis o geral da estrutura do aparelho enfocando os aspectos funcionais de cada uma das partes que o comp em para em
82. o procedimento foi depois repetido com as tens es sendo reduzidas ao valor da tens o de disparo Observou se que o aparelho foi apto a registrar interrup es consecutivas distanciadas por um intervalo de 1s Para efeitos pr ticos o valor de Is para a dura o m nima entre interrup es consecutivas considerado satisfat rio haja vista que os religadores autom ticos utilizados nos sistemas el tricos de pot ncia usualmente s o ajustados para valores superiores a este Al m disso a energia el trica apenas considerada restabelecida se a tens o retornar em todas as fases com tempo de perman ncia m nima de 1 minuto ANEEL 2000 65 4 2 6 Ensaio de imunidade tens o harm nica Este ensaio tem por objetivo verificar a imunidade do aparelho frente a ocorr ncia de distor es na forma de onda da tens o monitorada Atrav s da fonte program vel diversas combina es de tens es harm nicas foram aplicadas ao aparelho e examinado seu funcionamento com a imposi o de v rios eventos de interrup o de energia Observou se que para uma distor o harm nica total DHT de at 5 16 na tens o o aparelho apresentou comportamento satisfat rio A DHT teve como composi o individual o valor de 3 para a 3 5 e 7 harm nicas A Tabela 4 2 traz uma compara o entre os valores suportados pelo aparelho e os limites recomendados pela norma americana IEEE 519 para o ponto de acoplamento comum qu
83. o do LCD poss vel visualizar todas as informa es que o aparelho se prop e a apresentar A Tabela 3 6 descreve a pinagem desse componente Tabela 3 6 Identifica o dos pinos do LCD N DO N PINO SIMBOLO FUN O l GND Terra 2 Vdd Tens o de alimenta o positiva 3 Vo Ajuste do contraste 4 RS Habilita entrada de dados ou de comando 5 R W Leitura Escrita 6 E Habilita o do LCD Pinos de dados 7a14 DB0 a DB7 DB0 DB7 para opera o no modo de 8 bits DB4 DB7 para opera o no modo de 4 bits 50 O alto falante constitu do por um transdutor piezel trico cer mico e utilizado para emitir um sinal aud vel sempre que um bot o for pressionado para indicar que o microcontrolador reconheceu a a o Funciona ainda como alarme sonoro por tempo limitado no caso da fonte de alimenta o do aparelho apresentar algum defeito 3 5 11 2 Interface de entrada Os bot es s o utilizados para visualizar no LCD sequencialmente valores registrados para os indicadores DIC FIC e quantidade de interrup es de curta dura o tanto para o m s em curso quanto para os ltimos doze meses al m da data e hor rio atuais Possibilitam tamb m a visualiza o das informa es referentes s datas e hor rios de in cio e fim das ltimas interrup es de energia iniciando pelas ocorr ncias mais recentes Esses bot es s o utilizados ainda para introduzir no microcontrolador os
84. o superior necess ria altera o no programa aplicativo para que os valores dos segundos tamb m sejam lidos no RTC j que na presente vers o apenas as horas e os minutos s o requisitados A concep o do sensor de tens o adotada se mostrou adequada para interpretar falta de fase no sistema de distribui o prim rio como interrup o no fornecimento da energia Contudo isso resultou na captura n o desejada de alguns afundamentos moment neos de tens o Para que esses tipos de eventos possam ser discriminados das interrup es de curta dura o prop e se o desenvolvimento de uma segunda vers o do aparelho que contorne essa limita o Prop e se ainda que sejam desenvolvidos m dulos a serem adicionados vers o b sica do aparelho de forma a agregar funcionalidades espec ficas como por exemplo e M dulo para possibilitar o atendimento Resolu o 505 da ANEEL de 20 de dezembro de 2001 que disp e sobre os n veis de tens o em regime permanente j que esses dados tamb m devem ser obtidos na entrada de energia da unidade consumidora e M dulo para comunica o remota via internet e e M dulo para acoplamento a GPS Global Positioning System para que os hor rios das interrup es estejam em sincronismo com a hora oficial 85 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS ABNT 2004 NBR 5410 Instala es El tricas de Baixa Tens o norma t cnica editada pela Associa o Brasileira de Normas T cnicas
85. o tempo Possuir categoria IV de suportabilidade a impulsos ABNT 2004 para permitir sua instala o na entrada de energia da unidade consumidora ou diretamente na rede secund ria e Atender s recomenda es de normas referentes compatibilidade eletromagn tica 3 4 ESTRUTURA DO REGISTRADOR Para a consecu o dos requisitos anteriormente listados os seguintes principais blocos mostrados na Figura 3 2 devem compor o aparelho 27 Prote o contra surtos de tens o e interfer ncias Sensor de tens o Fonte de alimenta o e carregador bateria Condicionamento de sinal Bateria e Microcontrolador monitor de bateria Interface Calend rio rel gio homem m guina de tempo real Figura 3 2 Blocos componentes do registrador de interrup o de energia el trica Uma sintese descritiva das fun es exercidas por cada um desses blocos apresentada a seguir 3 4 1 Bloco prote o contra surtos de tens o e interfer ncias Respons vel pela prote o dos componentes do aparelho contra os danos provenientes de surtos de tens o conduzidos pela rede de distribui o normalmente originados de descargas atmosf ricas ou sobretens es de frequ ncia industrial Respons vel tamb m pela prote o do aparelho contra interfer ncias eletromagn ticas 3 4 2 Bloco fonte de alimenta o e carregador de bateria Respons vel pela conv
86. oi dada prote o do aparelho fazendo uso inclusive do artif cio pouco convencional de ligar dois transformadores em s rie haja vista a necessidade de minimizar a possibilidade de danos decorrentes de sobretens es de frequ ncia industrial 59 Cada bloco elementar pode certamente ser projetado diferentemente da forma aqui apresentada podendo inclusive ser montado com outros componentes ou at mesmo tendo outra concep o conduzindo contudo ao mesmo resultado o que demonstra a flexibilidade que a eletr nica proporciona na atualidade O projeto aqui proposto reflete fundamentalmente a facilidade na aquisi o de determinados componentes no mercado brasileiro e ao seu baixo custo A utiliza o de um programa escrito em linguagem de alto n vel permitiu a implementa o relativamente r pida do aplicativo para o gerenciamento das interrup es Por possibilitar a gera o de um arquivo assembler a linguagem utilizada pode ser considerada aberta e pass vel portanto de ser editada por qualquer programador de microcontroladores que utiliza a linguagem assembly Por fim foi mostrada a forma de escolha dos locais considerados mais adequados para a instala o de alguns aparelhos em campo com vistas an lise dos dados registrados 60 4 RESULTADOS E DISCUSS O 4 1 INTRODU O O capitulo anterior mostrou o projeto eletr nico do registrador de interrup es de energia el trica acompanhado do programa r
87. omic lio pelo pr prio usu rio sem a necessidade de qualquer tipo de ferramenta pois s o ligados diretamente a uma tomada de energia e rede telef nica Logo que ocorre uma interrup o de energia o aparelho inicia a contagem do tempo decorrido desde o seu in cio Caso a tens o retorne dentro de 3 minutos o evento desprezado Caso contr rio o aparelho conecta se linha telef nica e disca um n mero programado para um determinado servidor Logo que o servidor atende o aparelho transmite a dura o decorrida desde o in cio da interrup o e desliga Quando a tens o retorna o aparelho inicia a contagem do tempo desde o seu retorno e volta a ligar para o servidor segundo os mesmos moldes descritos acima e transmite o tempo decorrido desde a volta da tens o Cabe ao servidor o c lculo da data e hor rio da interrup o e a sua dura o Considerando que o desligamento da prote o geral da unidade consumidora ou da prote o da tomada onde o aparelho se encontra ligado ser interpretado como falta de energia este aparelho n o se mostra adequado para o monitoramento das interrup es no fornecimento da rede p blica de energia el trica Por outro lado destaca se novamente que as informa es n o s o disponibilizadas localmente para conhecimento do usu rio 2 5 CONCLUS ES Este cap tulo mostrou inicialmente a necessidade do estabelecimento de indicadores que representem o real desempenho do sistema de dis
88. ores de interesse para o presente trabalho acrescidos dos indicadores DEC e FEC tanto do circuito prim rio que atende a unidade consumidora onde cada aparelho foi instalado quanto do conjunto el trico correspondente Ressalta se que os indicadores do circuito n o s o exigidos pela ANEEL sendo apenas de uso interno da concession ria e normalmente utilizados para melhor direcionar seus recursos de manuten o Tabela 4 3 Valores apurados pela CEB para o ponto de instala o do aparelho 01 MESES LIMITE INDICADOR ABRIL 06 MAIO 06 JUNHO 06 JULHO 06 MENSAL DIC 3 92 1 98 0 47 1 08 17 FIC 1 2 1 1 13 DEC CONT NTO 1 19 0 57 0 46 1 34 6 FEC CONJUNTO 0 99 0 44 0 74 0 14 9 9 DEC CIRCUITO 0 03 0 04 0 19 0 06 n o h FEC CIRCUITO 0 01 0 06 0 07 0 03 n o h O a OES 0 0 2 0 aaoha Curta Dura o 71 Tabela 4 4 Valores apurados pela CEB para o ponto de instala o do aparelho 02 MESES LIMITE INDICADOR CADOR ABRIL 06 MAIO 06 JUNHO 06 JULHO 06 MENSAL DIC 2 97 0 18 0 18 0 36 FIC 3 1 1 0 29 DEC CONJUNTO 3 03 3 19 1 17 1 72 15 FEC CONJUNTO 1 60 1 26 1 21 1 67 18 9 DEC CIRCUITO 8 74 4 73 0 32 3 90 n o h FEC CIRCUITO 3 63 1 40 1 06 1 85 n o h TEPER OBS 4 0 4 2 n o h Curta Dura o Tabela 4 5 Valores apurados pela CEB para o ponto de instala o do aparelho 03 MESES LIMITE
89. ossoosssossssssssee 29 3 4 7 Bloco calend rio e rel gio de tempo real ssesseessesocsseesoesocsscessescooeseess 29 3 4 8 Bloco interface homem m quina sessesssesocsseccoesocsseecoesocsscesoesocsseesoesoe 30 3 5 PROJETO DO REGISTRADOR esseescessecsoesocssecsoesocsscesoesocssecsoescosseessescoeseess 30 3 5 1 Fonte de alimenta o sesssesocssessoesocesesssesoossosssesooesocssessossocesessossoossesss 30 3al Transformadores a Ae a E 31 Dodi 2e Diodo Snura ean a a a a e 31 3S3 Capacitor ss tvone rra a A e a a a a iaa aii 32 3 5 1 4 Regulador de tens o s nnseseessesseeseosseesesresseesesrrsseessesrrssressesess 32 Ro e a AEN NA S oa A E E E A AE a a 34 3 5 2 Carregador de bateria seoescoescocssscsssecssocesoossoocessesssccesocesocsssosssseessse 34 RPI E A gt E N E T T 35 3 5 4 Monitor de bateria ossessoesoossessossocesessoesoossosssesooesocssessossocssessossooesesss 36 3 5 5 Prote o contra surtos de tens o e sseesseessoossssesssesssesssoossoossoossssssssee 37 3 5 6 Prote o contra interfer ncias ssoesoessesooesosssesooesocssessossoossessoesoossesos 40 3 5 7 Sensor de tens o essoeseessesoossessoesoossossoesooesosssesoossosssessossosssessossosssessossse 40 3 5 7 Tens o de disparos umas enin innan ap a 40 3 5 7 2 Sensibilidade a afundamentos de tens o 41 3 5 7 3 Concep o do Sensor scans nais imi sara T acenda sas oe 42 3 5 7 4 P
90. osssssovsssevtoss se sgstsstosevrsssse esos 24 3 2 2 Para a concession ria esessesossesesesosoesosossesesosocsosossesesosoesosossesesesossesos 25 3 2 3 Para o rg o fiscalizador sessesseessesoossecssesccesccsscesoesocsscesoesocescesceecosseess 25 3 3 REQUISITOS DO REGISTRADOR essessesessossesoesoesessossesessossesossossessosossessoss 25 3 3 1 Quanto aos indicadores calculados seeesssoceessoceessoceesscccceesscceessoceesses 25 3 3 2 Quanto aos limites dos indicadores esessseceessoceessoceessccccessseccessoceesseo 26 3 3 3 Quanto base de tempo ssessssseessesocssccsseccoescesscesoesocsscesoesocssecssesoossesos 26 3 3 4 Quanto s caracter sticas t cnicas cccceeeeeererererererereressecessoccesseneeso 26 3 4 ESTRUTURA DO REGISTRADOR ssessessesossossesossoesessossesossossesossossessosoeseseoso 27 3 4 1 Bloco prote o contra surtos de tens o e interfer ncias 28 3 4 2 Bloco fonte de alimenta o e carregador de bateria 28 3 4 3 Bloco bateria e monitor de bateria e ossesessossesoesossesossossessossesessossee 29 viii 3 4 4 Bloco sensor de tens o ccccccccessesecerconccnconesssceseonecnconsssscesecnccnconssssssso 29 3 4 5 Bloco interfaceamento de sinal ssesssecssocesooesoocssocsssecesocesocesoossssesssee 29 3 4 6 Bloco microcontrolador eesssoessoesssesssesssoossoossoossssesssessso
91. poder o suportar Isso significa que a fonte estar protegida para as faltas mais comuns que podem ocorrer na rede de distribui o Conforme ser visto adiante os protetores contra surtos de tens o podem n o ser suficientes para proteger a fonte na presen a de sobretens es na magnitude prevista em frequ ncia industrial 1N4007 CI 1 7806 T1 220 24V 1 F1 vi 1 220 V 1N4007 1000uF 63V 0 1uF 250V 10uF 16V 0 1uF 250V SJ 60 Hz T2 220 24V O Figura 3 3 Circuito da fonte de alimenta o 3 5 1 2 Diodos Os diodos que comp em o retificador identificados como D1 e D2 na Figura 3 3 foram dimensionados de acordo com Ciarcia 1984 que considera as seguintes vari veis e A corrente inicial conhecida tamb m como corrente de partida da fonte e A corrente de carga e 31 e A tens o de pico inverso Por atenderem aos requisitos necess rios os diodos escolhidos foram do tipo 1N4007 que possuem corrente nominal de 1 A e tens o de pico inverso de 1 000 V 3 5 1 3 Capacitores Os capacitores de filtro e de desacoplamento da fonte identificados respectivamente como C1 e C2 na Figura 3 3 foram dimensionados de acordo com Ciarcia 1984 que considera as seguintes vari veis e A corrente de carga e A tens o m xima que pode surgir no secund rio do transformador da fonte e e A ondula o m xima de tens o admitida que por sua vez um
92. programa de gerenciamento ser o capazes de discriminar esses eventos para que os afundamentos de tens o n o sejam computados como interrup o de curta dura o importante salientar que os indicadores de continuidade oficializados pela ANEEL n o s o afetados pelo fato do aparelho ser sens vel a determinados afundamentos de tens o pois estes eventos por defini o se referem a ocorr ncias com dura o inferior ou igual a 1 minuto enquanto o DIC e FIC s o computados para interrup es com dura o a partir de 3 minutos Lembrando que algumas interrup es no fornecimento da energia n o devem ser consideradas no c lculo dos indicadores individuais conforme citado no item 2 3 2 na pr tica isso significa que deve ser subtra do dos valores indicados pelo aparelho a dura o e a quantidade das interrup es a serem desconsideradas sendo estas ltimas obtidas no pr prio aparelho consultando as datas e hor rios das suas ocorr ncias 82 5 CONCLUS ES E RECOMENDA ES 5 1 CONCLUS ES GERAIS Com a crescente conscientiza o da sociedade sobre seus direitos em obter uma energia dentro de limites de qualidade considerados aceit veis e regulamentados pelo poder concedente torna se imperativo que as concession rias se antecipem a essa tend ncia disponibilizando meios que proporcionem transpar ncia s suas informa es e cativando dessa forma a confian a do seu p blico consumidor O aparelho regi
93. r odo de apura o i ndice de eventos ocorridos no sistema que provocam interrup es em uma ou mais unidades consumidoras k N mero m ximo de eventos no per odo considerado e Cc N mero total de unidades consumidoras do conjunto considerado no final do per odo de apura o O segundo indicador de continuidade coletivo a Frequ ncia Equivalente de Interrup o por Unidade Consumidora definido como o n mero de interrup es ocorridas em m dia no per odo de observa o em cada unidade consumidora do conjunto considerado Este indicador denominado FEC cuja express o apresentada a seguir k gt Ca i FEC Cc 2 2 onde 1 k Ca 1 e Cs s o definidos de forma id ntica ao caso do DEC Na apura o dos indicadores de conjunto devem ser consideradas todas as interrup es que atingem as unidades consumidoras sendo admitidas as seguintes exce es e Falha nas instala es da unidade consumidora desde que n o provoque interrup o em instala es de terceiros e Interrup o decorrente de obras de interesse exclusivo do consumidor desde que n o afete outras unidades consumidoras e Suspens o por inadimpl ncia do consumidor e e Interrup o em situa o de emerg ncia motivada por caso fortuito ou de for a maior Ressalta se que as interrup es provenientes do sistema de transmiss o n o s o consideradas como casos fortuitos ou de for a maior 11 Os indicado
94. res de continuidade DEC e FEC devem ser apurados para cada m s trimestre e ano civis A viola o das metas preestabelecidas para os indicadores coletivos acarreta em multa pecuni ria devida ANEEL O gr fico da Figura 2 1 ilustra as metas de continuidade estabelecidas at o ano de 2008 ANEEL 2004 para unidades consumidoras atendidas em tens o secund ria de um conjunto el trico urbano da CEB denominado Ceil ndia Sul onde fica clara a tend ncia decrescente dos indicadores de continuidade que corresponde a uma tend ncia crescente na exig ncia de melhoria cont nua 40 35 o 33 5 30 4 21 20 20 19 18 E DEC z E FEC 104 5 IT b 2005 2006 2007 2008 Ano Figura 2 1 Evolu o das metas anuais de DEC e FEC para o conjunto Ceil ndia Sul 2 3 2 Indicadores individuais S o definidos tr s indicadores individuais associados a cada unidade consumidora O primeiro indicador de continuidade individual a Dura o de Interrup o por Unidade Consumidora definido como o intervalo de tempo expresso em horas e cent simos de hora que no periodo de observa o em uma determinada unidade consumidora individualmente considerada ocorreu interrup o no fornecimento de energia el trica Este indicador denominado DIC cuja express o apresentada a seguir DIC O 2 3 12 onde i ndice de interrup es da unidade consumidora no per odo de apura o var
95. res registrados pelo aparelho 03 eres 74 Tabela A 1 Medi es das tens es secund rias remanescentes em transformadores trif sicos durante uma falta de fase na alta tens o s 91 xi LISTA DE FIGURAS Figura 2 1 Evolu o das metas anuais de DEC e FEC para o conjunto Ceil ndia Sul 12 Figura 2 2 Evolu o das metas anuais de DIC e FIC para o conjunto Ceil ndia Sul 15 Figura 2 3 Evolu o das metas mensais de DMIC para o conjunto Ceil ndia Sul 15 Figura 2 4 Vista do equipamento Argos em detalhe e instalado em poste 17 Figura 2 5 Exemplo de instrumento analisador de qualidade de energia 19 Figura 3 1 Local de instala o do registrador de interrup es de energia 24 Figura 3 2 Blocos componentes do registrador de interrup o de energia el trica 28 Figura 3 3 Circuito da fonte dealimenta o casuais casas Raia na da aua 31 Figura 3 4 Circuito do carregador de bateria com sensor de defeito da fonte 35 Figura 3 5 Circuito do monitor de tens o da bateria e 36 Figura 3 6 Circuito respons vel em ligar e desligar a bateria 37 Figura 3 7 Prote o t rmica para varistor com indica o luminosa 39 Figura 3 8 Exemplo de dispositivo de prote o na entrada de energia 39 Figura 3 9 Circuito do s
96. rmador da fonte de alimenta o Por outro lado caso o varistor seja submetido a uma sobretens o sustentada anormalmente elevada por m abaixo da sua tens o de clamping ele pode sobreaquecer e at mesmo se incendiar Esse fato justifica a especifica o de dispositivos com tens o m nima para corrente de fuga de 1 mA superior a 380 V pois esta a maior tens o sustentada esperada na opera o do sistema secund rio de distribui o Essa caracter stica por m acarreta a especifica o de varistor com tens o de clamping tamb m elevada Para reduzir ent o a sobretens o prevista a valores compat veis com a suportabilidade dos componentes eletr nicos do aparelho prev se tamb m a instala o de supressores de transit rios de tens o tanto na prote o da fonte de alimenta o quanto nos sensores de tens o De todo modo como medida adicional de seguran a prev se que numa vers o futura do aparelho os varistores sejam providos de prote o t rmica associada a uma sinaliza o para indicar sua falha caso ela ocorra conforme sugere a Figura 3 7 38 Prote o t rmica incorporada I I I I I 1 1 1 1 1 1 A 1 Varistor Figura 3 7 Prote o t rmica para varistor com indica o luminosa Como o ponto de instala o do aparelho considerado de elevada exposi o a surtos de tens o ABNT 2004 a prote o efetuada apenas por varistores pode n o ser
97. rote o do SENSOL ad ssa isa diogo iind ond asa r anna ta dad ERA AU PD 43 3 5 8 Interfaceamento de sinal soesesssesooesoessesoossosssesooesosssessossoossessossoossesos 44 3 5 9 Microcontrolad r evacesis acesse pradeconrvianhs dedo api oaapa ca da coa pc 45 3 5 9 1 Caracter sticas da CPU e mem rias c cce seems 45 3 5 9 2 Perif ricos EMbUdOS ss setas nsol see dad 46 3 5 9 3 Caracter sticas ESPECIAIS uaira oii pasta U a ada ir 47 3 5 10 Calend rio e rel gio de tempo real cccececeseeereresereseocerecereeesso 48 3 5 11 Interface homem m quina sseessesccossecssecccesccsscesoesocsscesoesocsseesoeesoesesss 50 dal id nterface desada nienean ti a SAS 50 3 5 11 2 Interface de entrada se escada a RS 51 3 5 12 Circuito eletr nico completo ccsceceeseceeseeeserecererecesenocessoocessnoesss 51 3 6 PROGRAMA DE GERENCIAMENTO DAS INTERRUP ES 52 3 6 1 Linguagem de programa o e processo de grava o 52 3 6 2 Descri o do programa e ssesssssessoesoossessoesoossossoesooesocssessossooesessossoossesss 53 3 7 SELE O DOS LOCAIS DE INSTALA O sssssssseesssesossscoossseorssecorsscesrsscee 57 3 8 CONCLUS ES uasascnstigias asno etiriadori ida desaba 59 4 RESULTADOS E DISCUSS O cececreerreereeeeerseersemneeaseensermeeseerseenseaneeaso 61 IX AIcCINTRODU O usa are aaa 61 4 2 VALIDA O
98. rrente fonte de alimenta o na aus ncia de tens o da rede 34 CI 1 7806 D3 1N4001 R1 12 5 x 1W 10uF 16V 0 1uF 250V 4 8V 1700 mAh 5V1 x 0 5W Vai para microcontrolador Figura 3 4 Circuito do carregador de bateria com sensor de defeito da fonte Uma das portas de entrada do microcontrolador se encontra ligada ao c todo do diodo zener DZ1 possibilitando dessa forma a verifica o da tens o presente nesse ponto e consegiuentemente o estado da fonte de alimenta o Assim qualquer defeito na fonte sensibiliza o microcontrolador o qual indica esse evento com uma mensagem no mostrador de cristal l quido Gra as presen a da bateria o monitoramento das interrup es n o prejudicado caso a fonte apresente algum defeito 3 5 3 Bateria Um equipamento apto a registrar interrup es no fornecimento de energia el trica sejam elas moment neas ou de longa dura o deve manter a alimenta o dos circuitos eletr nicos mesmo durante a interrup o que est sendo monitorada Para isso foi prevista a utiliza o de baterias convenientemente dimensionadas Devido facilidade de aquisi o aliada ao baixo custo optou se pela utiliza o de bateria recarreg vel do tipo NiCd a qual exige uma tens o de recarga de cerca de 15 superior sua tens o nominal McComb 2000 Como o microcontrolador utilizado admite uma tens o m xima de alimenta o de 5 5V Microchip 2005 a
99. rrup es de curta dura o para o ponto de instala o do aparelho 03 80 Figura A 1 Simula o de falta de uma fase sesemenesnersreraeisansersencenreraarisessetennssreenatesars 90 Figura A 2 Simula o de falta de duas fases eee cereerreracena 91 Figura B 1 Esquema do circuito eletr nico parte 1 93 Figura B 2 Esquema do circuito eletr nico parte 2 94 Figura B 3 Esquema do circuito eletr nico parte 3 95 xiii LISTA DE S MBOLOS NOMENCLATURA E ABREVIA ES A Amp re Ah Amp re hora ANEEL Ag ncia Nacional de Energia El trica ARGOS Sistema de Monitoramento de Interrup o de Energia El trica ASCII American Standard Code for Information Interchange BASIC Beginner s All purpose Symbolic Instruction Code BCD Binary Coded Decimal Bit Binary Digit CEB Companhia Energ tica de Bras lia CI Circuito Integrado CPU Central Processing Unit DEC Dura o equivalente de interrup o por unidade consumidora DHT Distor o harm nica total DIC Dura o de interrup o individual por unidade consumidora DMIC Dura o m xima de interrup o continua por unidade consumidora DNAEE Departamento Nacional de guas e Energia El trica EEPROM Electric Enhanced Programable Read Only Memory FEC Fregii ncia equivalente de interrup o por unidade consumidora FIC Fregii ncia de interrup o individual por unidade consum
100. rrup o de fornecimento Esses indicadores s o ainda utilizados pelas concession rias de energia el trica como valores de refer ncia para os processos de decis o nas etapas de planejamento projeto constru o opera o e manuten o do sistema el trico de distribui o 2 2 HIST RICO No Brasil a preocupa o em padronizar o controle de qualidade dos servi os de energia el trica remonta publica o da Portaria DNAEE n 046 de 17 de abril de 1978 a qual representou um marco hist rico no estabelecimento das obriga es das concession rias de energia el trica com rela o avalia o do desempenho de seus sistemas Essa portaria que vigorou por mais de 20 anos estabeleceu os primeiros dispositivos para o controle da continuidade os quais com a evolu o do setor tornaram se insuficientes pois dentre outros o cen rio exigia o estabelecimento de metas mais rigorosas para as interrup es individuais a limita o da dura o de uma interrup o cont nua al m do estabelecimento de penalidades pelo descumprimento das metas A implanta o do novo modelo do setor el trico ratificou um monop lio natural regulado no segmento de distribui o refor ando assim a necessidade de apura o dos controles sobre a qualidade Como o n vel de qualidade implica em custos a tend ncia das concession rias manter esse n vel no menor patamar poss vel de modo a maximizar seus ganhos correspondent
101. s consumidoras Entende se por CONJUNTO qualquer agrupamento de unidades consumidoras global ou parcial de uma mesma rea de concess o de distribui o definido pela concession ria e aprovado pela ANEEL ANEEL 2000 Na apura o dos indicadores todas as concession rias devem considerar apenas as interrup es de longa dura o ou seja aquelas com dura o igual ou superior a 3 minutos permitindo assim uma adequa o de todas as distribuidoras ao padr o nico de 3 minutos j que algumas delas chegaram a trabalhar com interrup es a partir de 1 minuto Destaca se que o termo interrup o definido como a descontinuidade do neutro ou da tens o dispon vel em qualquer uma das fases de um circuito el trico que atende a unidade consumidora sendo que o restabelecimento da energia considerado apenas ap s o retorno do neutro e da tens o dispon vel em todas as fases com tempo de perman ncia m nima igual a 1 minuto no ponto de entrega da unidade consumidora ANEEL 2000 A cada revis o tarif ria peri dica a ANEEL fixa novas metas para os indicadores coletivos de cada concession ria as quais s o publicadas em resolu o espec fica As metas para os indicadores individuais s o estabelecidas na Resolu o 024 2000 para cada tipo de consumidor em fun o das metas dos indicadores coletivos Contudo poder o ser definidas e fixadas metas que propiciem melhor qualidade dos servi os prestados quando da
102. s de manobra curtos circuitos monof sicos e descargas atmosf ricas dentre outros as quais podem destruir equipamentos eletr nicos Como o aparelho proposto deve ser instalado na entrada de energia da unidade consumidora logo ap s o medidor de energia el trica o mesmo estar exposto a essas sobretens es sendo necess rio portanto dot lo de prote o adequada Devido s suas caracter sticas de elevada capacidade de descarga de corrente r pida resposta a transit rios de tens o e alta confiabilidade Schimanski 2005 decidiu se pela instala o de varistores com as caracter sticas t cnicas mostradas na Tabela 3 1 A utiliza o de varistores de 40 kA al m de n o onerar demasiadamente o projeto eleva sua expectativa de vida til 37 Tabela 3 1 Principais caracter sticas dos varistores Par metros Valores Unid M xima tens o RMS a 25 C 215 V M nima tens o no varistor para 1mA de pico 387 V Tens o de clamping 710 V M xima corrente de pico 8x20us 40000 A M xima capacidade de dissipa o de energia 560 Joule Di metro 40 mm Conforme pode ser observado a tens o de clamping bem superior tens o m xima de 380 V em freq ncia industrial que o aparelho poder ficar submetido sendo demonstrado assim que esses dispositivos n o s o adequados para a prote o contra sobretens es dessa magnitude motivo pelo qual foi exigido o sobredimensionamento do transfo
103. s e trinta reais incluindo os componentes eletr nicos a placa de circuito impresso a caixa de acondicionamento e a m o de obra de montagem Estima se que esse custo pode ser sensivelmente reduzido caso o aparelho venha a ser produzido em maior escala 3 6 PROGRAMA DE GERENCIAMENTO DAS INTERRUP ES Uma vez apresentada a estrutura f sica do aparelho destinado ao monitoramento das interrup es no fornecimento de energia el trica resta agora tecer considera es sobre o correspondente programa respons vel em computar gravar e disponibilizar as informa es de interesse 3 6 1 Linguagem de programa o e processo de grava o O programa foi desenvolvido na linguagem de programa o denominada PicBasic Pro criada pela empresa americana MicroEngineering Labs Inc para uso exclusivo em microcontroladores da fam lia PIC Essa linguagem considerada de alto n vel bastante similar linguagem Basic e portanto de f cil compreens o e r pida implementa o o que facilita e otimiza o trabalho principalmente no que tange elabora o das interfaces de comunica o com o usu rio 52 O programa fonte que possui extens o bas escrito em qualquer processador de texto capaz de salvar o arquivo no formato ASCI Ap s a devida compila o s o disponibilizados arquivos no formato assembler com extens o asm e hexadecimal com extens o hex para posterior grava o no microcontrolador A
104. s normas estabelecidas promovendo e estimulando dessa forma a crescente melhoria dos padr es de qualidade a serem cumpridos pelas empresas concession rias de distribui o de energia el trica Como parte dos esfor os para atingir esse objetivo foi editada a Resolu o 024 2000 ANEEL de 27 de janeiro de 2000 aprimorada pela Resolu o 177 2005 ANEEL de 28 de novembro de 2005 que introduziu novos avan os e reformulou os procedimentos at ent o existentes de controle da qualidade relacionados s interrup es no fornecimento da energia el trica com dura o a partir de 3 minutos As metas dos indicadores de continuidade coletivos que expressam os valores vinculados a conjuntos de unidades consumidoras foram reduzidas Tamb m foram fixadas metas mais apertadas para os indicadores individuais que s o associados a cada unidade consumidora individualmente considerada tendo sido inclusive criado mais um indicador para melhor avaliar a qualidade do fornecimento sob o ponto de vista do consumidor Para cada indicador estabelecido associou se um limite considerado adequado e prev em se penalidades pela sua viola o Os indicadores coletivos s o particularmente teis ag ncia reguladora para atender suas necessidades de avalia o das concession rias enquanto os individuais servem mais em especial ao interesse dos consumidores para avaliar especificamente o seu atendimento pela distribuidora Vale ressaltar que os indi
105. seguida dentro do contexto do projeto detalhar as suas unidades integrantes Para desempenhar suas fun es o aparelho denominado registrador de interrup es deve ser instalado pr ximo ao padr o de entrada da unidade consumidora e eletricamente ap s o medidor de energia pois seu consumo por menor que seja deve ser suportado pelo consumidor supondo seja este o principal interessado pelas informa es a serem disponibilizadas A Figura 3 1 ilustra o local onde deve ser instala o o aparelho referenciado a um sistema el trico de pot ncia deixando evidenciado que toda interrup o em qualquer parte do sistema registrada pelo aparelho 23 Linha de transmiss o Circuito Prim rio Rede ou subtransmiss o de Distribui o Secund ria Ramal de Liga o Subesta o de Transformador de Distribui o Distribui o Medidor de Energia do Consumidor Registrador Interrup o Figura 3 1 Local de instala o do registrador de interrup es de energia Apesar deste trabalho enfocar unidades consumidoras ligadas em tens o secund ria nada impede que o mesmo aparelho seja instalado em unidades do Grupo A com o mesmo prop sito Admite se inclusive sua instala o no lado de baixa tens o dos transformadores de distribui o por m neste caso disponibilizando as informa es para a concession ria local Sabe se contudo que as concession rias t m buscado atualmente o monitoramento d
106. stala o os indicadores DIC registrados pelos aparelhos comparativamente aos apurados pela CEB 5 m 4 03 2 m Registrado pelo aparelho a E Apurado pela CEB 3 o a 2 05 1 98 1 98 2 A 1 08 14 0 62 9 47 o Lim Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 Figura 4 7 Indicadores DIC para o ponto de instala o do aparelho 01 Para o ponto de instala o do aparelho 01 foi constatada uma diferen a m dia de 14 entre os valores registrados pelo aparelho e os apurados pela CEB 74 m Registrado pelo aparelho 3 16 m Apurado pela CEB 2 97 DIC 0 37 0 20 0 18 0 18 0 Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 o 0 Figura 4 8 Indicadores DIC para o ponto de instala o do aparelho 02 Para o ponto de instala o do aparelho 02 foi constatada uma diferen a m dia de 11 entre os valores registrados pelo aparelho e os apurados pela CEB 8 80 8 7 68 m Registrado pelo aparelho 74 E Apurado pela CEB DIC 3 10 3 02 0 62 14 0 40 0 18 i 0 EF ke Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 Figura 4 9 Indicadores DIC para o ponto de instala o do aparelho 03 Para o ponto de instala o do aparelho 03 foi constatada uma diferen a m dia de 16 entre os valores registrados pelo aparelho e os apurados pela CEB Considerando todos os tr s pontos de instala o dos aparelhos e tendo por
107. strador de interrup es de energia se mostrou adequado essa exig ncia al m de confi vel de f cil manuseio e baixo custo possibilitando assim o monitoramento dos indicadores considerados de maior relev ncia do ponto de vista do consumidor atendido em tens o secund ria de distribui o O diferencial do sistema aqui desenvolvido em rela o a outras solu es dispon veis no mercado a sua concep o para indicar localmente os dados referentes s interrup es de energia e simplicidade operacional para utiliza o direta pelo consumidor podendo ainda ser empregado tanto pelos rg os fiscalizadores como a ANEEL e os Conselhos de Consumidores quanto pela pr pria concession ria Ao fazer uso de dispositivos de monitoramento como o aparelho aqui proposto o consumidor se transforma em um fiscal da qualidade do suprimento estimulando dessa forma a melhoria no servi o prestado pelas concession rias e contribuindo de maneira efetiva para a eleva o dos n veis de continuidade do fornecimento da energia el trica na rea de concess o da sua empresa distribuidora Enfocou se neste trabalho a aplica o do sistema para o monitoramento de unidades consumidoras monof sicas bif sicas e trif sicas atendidas em tens o secund ria de distribui o No entanto para o registrador de interrup es de energia indiferente qual o n vel de tens o est sendo monitorado desde que este seja condicionado tens o de
108. strumentos utilizados na an lise da qualidade de energia t m sido desenvolvidos com grande varia o de fun es tamanho de mem ria velocidade de aquisi o de dados precis o etc UFU 2004 Tendo em vista os diversos dist rbios que devem monitorar apresentam custos relativamente elevados tipicamente USD 5 000 00 a mais de USD 10 000 00 Eto 2004 18 Comercialmente conhecidos como analisadores de qualidade da energia estes instrumentos incluem normalmente recursos para tamb m registrar os par metros de continuidade no fornecimento da energia el trica A Figura 2 5 ilustra um desses instrumentos Figura 2 5 Exemplo de instrumento analisador de qualidade de energia FONTE RMS Sistemas Eletr nicos Por m por trata se de instrumentos que incluem a medi o de diversas grandezas el tricas n o s o espec ficos para o monitoramento de interrup es no fornecimento de energia S o utilizados por profissionais qualificados e com treinamento especializado sendo normalmente port teis para instala o tempor ria a fim de avaliar a qualidade do fornecimento em pontos previamente estabelecidos para monitora o Estas caracter sticas portanto tornam impratic vel sua utiliza o direta pelo consumidor para o monitoramento cont nuo e espec fico dos indicadores de continuidade Para que possam ser instalados de forma abrangente imprescind vel que os instrumentos de monitora o
109. suficiente Assim sendo prop e se que a instala o desse aparelho seja precedida da instala o de p ra raios de resist ncia n o linear situados na origem da instala o sendo um p ra raios por fase com corrente nominal de descarga n o inferior a 5 kA conforme prescreve a refer ncia citada Instalados dessa forma os condutores situados entre esses p ra raios e o aparelho poder o atuar como uma imped ncia de desacoplamento favorecendo assim a coordena o entre esses dois dispositivos de prote o Digno de nota o fato de algumas concession rias no Brasil como o caso da CEB j preverem em suas normas t cnicas a necessidade da instala o de p ra raios nos padr es de entrada de energia de seus clientes sugerindo inclusive a forma e o local da instala o desses dispositivos como ilustra a Figura 3 8 CEB 2003 Caixa para dispositivo de prote o contra surto de tens o Figura 3 8 Exemplo de dispositivo de prote o na entrada de energia 39 3 5 6 Prote o contra interfer ncias Como forma de reduzir a possibilidade de interfer ncias eletromagn ticas sobre os componentes do equipamento o mesmo foi acondicionado em uma caixa met lica para agir como blindagem Mamede 1997 Por outro lado a proximidade do equipamento com o sistema de aterramento do padr o de entrada da unidade consumidora possibilita e facilita a utiliza o de um condutor de prote o PE a partir desse aterramento para
110. te entrega a energia el trica produzida nas centrais geradoras aos usu rios ou seja a parte do sistema que est diretamente ligado s instala es consumidoras O seu desempenho est intimamente relacionado dentre outros concep o do projeto constru o qualidade dos materiais e equipamentos empregados s condi es ambientais aos danos causados por terceiros e aos trabalhos de manuten o e opera o Esta diversidade de fatores acarreta grande n mero de interrup es no fornecimento de energia que nem sempre s o de controle das concession rias Por outro lado os consumidores tornam se cada vez mais exigentes quanto ao fornecimento de energia el trica devido utiliza o de equipamentos e processos produtivos vulner veis s interrup es e s suas necessidades de conforto Isto leva as concession rias a se preocupar com a presta o de um servi o de boa qualidade procurando sempre garantir a continuidade do fornecimento Para cumprir esse objetivo conveniente que a partir da avalia o do desempenho do sistema passem tamb m a atuar no sentido de aprimorar os crit rios de planejamento projeto constru o opera o e manuten o das redes de distribui o e al m disso se preocupem com a melhoria da qualidade dos materiais e equipamentos utilizados O fato do setor de distribui o ser um monop lio natural e portanto com caracter sticas de poder de mercado implica na necessi
111. tema Argos Desenvolvido pelo LACTEC Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento trata se de um sistema de monitoramento de interrup o de energia el trica que permite o envio por via telef nica dos dados referentes interrup o e restabelecimento do fornecimento de energia na rede p blica de distribui o nos pontos em que os equipamentos de monitora o s o instalados Ele mede portanto a dura o e a frequ ncia das interrup es no fornecimento da energia el trica possibilitando assim o acesso direto essas informa es sem que dependa apenas de dados encaminhados pelas empresas concession rias Lactec 2006 O equipamento instalado em pontos estrat gicos do sistema de distribui o supervisiona 16 continuamente o fornecimento da energia el trica atrav s de um sensor conectado rede Quando ocorre uma interrup o no fornecimento a unidade de monitora o dispara automaticamente uma liga o telef nica para uma central de recep o a qual identifica o equipamento que originou a chamada e inicia a contagem da dura o da falta Quando do restabelecimento da energia el trica o processo se repete e ent o s o processados os c lculos dos indicadores de continuidade e disponibilizadas via Internet as informa es referentes interrup o O equipamento fixado ao poste da rede p blica de distribui o de energia el trica conforme mostrado na Figura 2 4 e tem suas partes totalmente
112. to do prot tipo do aparelho Registrador de Interrup o de Energia El trica proposto dedicando aten o tanto sua concep o f sica quanto ao programa utilizado para o gerenciamento pretendido das interrup es O Cap tulo 4 apresenta o resultado dos ensaios realizados com o prot tipo em laborat rio com vistas sua valida o apresentado ainda o resultado obtido com a instala o de 3 aparelhos Registradores de Interrup o de Energia El trica em unidades consumidoras ligadas ao sistema el trico da empresa CEB Distribui o S A O Cap tulo 5 finaliza com as conclus es gerais do trabalho e com a exposi o de algumas recomenda es a partir dos resultados observados 2 CONTINUIDADE NO FORNECIMENTO DA ENERGIA 2 1 INTRODU O O controle de qualidade depende da defini o apropriada de indicadores que representem o desempenho dos servi os Alguns dos primeiros indicadores da qualidade dos servi os prestados apurados pelas concession rias de distribui o se relacionam com a continuidade do fornecimento da energia el trica Os indicadores utilizados para essa finalidade permitem o controle e a monitora o do fornecimento de energia el trica a compara o de valores constatados ao longo de per odos determinados e a partir de metas definidas a verifica o do resultado atingido Os indicadores al m de refletirem os n veis de qualidade possibilitam a imposi o de limites aceit veis de inte
113. torno dos indicadores m dios do conjunto e e Conhecer o quantitativo de interrup es de curta dura o ou seja com dura o inferior a 3 minutos que as unidades consumidoras ficam submetidas Entende se por rg o fiscalizador as ag ncias reguladoras estaduais os conselhos de consumidores e a pr pria ANEEL 3 3 REQUISITOS DO REGISTRADOR Para atingir os benef cios esperados o aparelho deve atender pelo menos os seguintes requisitos apresentados a seguir 3 3 1 Quanto aos indicadores calculados Relativamente aos indicadores a serem calculados o aparelho deve 25 Manter gravado para consulta os indicadores DIC FIC e DMIC atuais e dos ltimos 12 doze meses Manter gravado para consulta os indicadores DIC e FIC trimestrais indicando separadamente os valores para o trimestre corrente e para os ltimos 4 quatro trimestres Manter gravado para consulta os indicadores DIC e FIC anuais indicando separadamente os valores para o ano corrente e para o ltimo ano e Manter gravado para consulta o n mero de interrup es de curta dura o do m s corrente e dos ltimos 12 doze meses 3 3 2 Quanto aos limites dos indicadores Relativamente aos limites a observar para os indicadores calculados o aparelho deve Possibilitar a visualiza o dos valores limites para os indicadores DIC e FIC mensal trimestral e anual bem como do indicar DMIC Possibilitar a altera o dos valores limit
114. trial durante 1 minuto Resist ncia de isolamento 10 Q Tens o direta de entrada 1 18 V para corrente continua de 10 mA Corrente continua m xima 60 mA Tens o de entrada reversa 6 V 3 5 9 Microcontrolador H uma grande variedade de microcontroladores comercialmente dispon veis na atualidade N o feita aqui qualquer compara o entre os diversos tipos de um mesmo fabricante e nem mesmo entre os v rios fabricantes Antes contudo focado aquele considerado adequado para o presente projeto levando em conta os seguintes aspectos e Baixo custo e Baixo consumo de energia e F cil aquisi o e e Possibilidade de utiliza o de uma linguagem de programa o de alto n vel e f cil implementa o Trata se do microcontrolador denominado PIC16F876 fabricado pela empresa americana Microchip Technology que possui representa o no Brasil Esse microcontrolador possui as seguintes principais caracter sticas Microchip 2003 3 5 9 1 Caracter sticas da CPU e mem rias A CPU e as mem rias possuem as seguintes principais caracter sticas e CPU RISC com arquitetura Harvard o Conjunto de apenas 35 instru es o Instru es executadas em um nico ciclo de clock exceto para instru o de desvio 45 Velocidade de opera o de at 20 MHz ou 200 ns por instru o Mem ria de programa tipo Flash de 8K com palavras de 14 bits o Suporta 100 000 ciclos de escrita apaga o Suporta progr
115. tribui o de energia el trica possibilitando assim a avalia o da qualidade do suprimento Foi inclu do um hist rico da evolu o dos indicadores relacionados com a continuidade do fornecimento da energia el trica que representam a dura o e a frequ ncia das interrup es bem como destacado o importante papel da ANEEL na fixa o de metas para esses indicadores e no est mulo eleva o dos n veis de qualidade do servi o prestado pelas concession rias 21 Foi apresentada uma s ntese dos principais aspectos da Resolu o 024 2000 ANEEL por ser o principal documento atualmente utilizado no setor el trico brasileiro que regulamenta as disposi es relativas continuidade do fornecimento da energia el trica s unidades consumidoras Especial aten o foi dispensada aos indicadores de continuidade individual por serem de fundamental import ncia para o desenvolvimento do presente trabalho Foi mostrado tamb m o interesse e a necessidade do consumidor em verificar a qualidade de seu suprimento atrav s do registro e visualiza o local dos indicadores de continuidade Por fim foram apresentados os diversos equipamentos destinados fun o de monitoramento da continuidade do fornecimento destacando suas restri es para utiliza o direta pelos consumidores particularmente os atendidos em tens o secund ria de distribui o o que leva a concluir pela necessidade do desenvolvimento de um aparelh
116. urta dura o registrado pelos aparelhos comparativamente ao apurado pela CEB 19 5 8 4 4 E Registrado pelo aparelho 5 E Apurado pela CEB 8 3 O v 2 2 oo o 5 14 zZ 0 0 0 Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 Figura 4 15 Interrup es de curta dura o para o ponto de instala o do aparelho 01 5 5 Es 4 m Registrado pelo aparelho 4 a E Apurado pela CEB 3 2 ce 14 0 0 Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 N mero de Ocorr ncias Figura 4 16 Interrup es de curta dura o para o ponto de instala o do aparelho 02 33 Ss 30 E Registrado pelo aparelho 5 Em Apurado pela CEB 8 201 8 13 o E 10 E 1 0 0 Abril 06 Maio 06 Junho 06 Julho 06 Figura 4 17 Interrup es de curta dura o para o ponto de instala o do aparelho 03 80 Considerando todos os aparelhos instalados e com base nas informa es obtidas nos tr s gr ficos anteriores poss vel constatar uma diferen a m dia de 377 entre o quantitativo de interrup es de curta dura o que as unidades consumidoras efetivamente ficam submetidas e o apurado pela concession ria Verifica se ainda que a quantidade de interrup es de curta dura o na unidade consumidora mais distante da subesta o foi cerca de 81 superior unidade consumidora mais pr xima desta demonstrando assim que os clientes mais distantes fic
117. valores limites dos indicadores de continuidade e para ajustar a data e hor rio atuais 3 5 12 Circuito eletr nico completo A placa de circuito impresso do registrador de interrup es foi desenhada pela empresa Pextron Controles Eletr nicos Ltda de S o Paulo especializada na fabrica o de rel s microprocessados utilizados em prote o de sistemas el tricos de pot ncia Essa experi ncia garantiu a confec o de uma placa de qualidade industrial lay out otimizado e resistente a interfer ncias normalmente presentes no ambiente onde a mesma ser empregada Em especial foi previsto um plano de terra em torno do microcontrolador bem como em torno do cristal respons vel pela precis o do RTC Seguindo recomenda o do fabricante do cristal seu encapsulamento met lico foi ligado ao terra Por indica o da Pextron a placa foi fabricada em fibra de vidro pela empresa JandiPress Eletr nica tamb m de S o Paulo mede 110 mm x 164 mm e possui impressa a m scara dos componentes Na Figura 3 18 apresentada a foto ilustrativa da placa eletr nica montada com os componentes do registrador de interrup o de energia el trica sendo que o esquema eletr nico do circuito completo se encontra no Ap ndice B 51 E IF Ja TE io QU CEB V02 r py Figura 3 18 Foto ilustrativa da placa de circuito impresso com os componentes O custo da confec o do prot tipo foi de R 230 00 duzento

2006_Edvaldo Lima Paniago

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