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Ações tecnológicas da Eletrobras, diretamente e através do Cepel, para a
viabilização das redes inteligentes no Brasil
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Energia, Tecnologias e Cidades
Redes Elétricas Inteligentes Contribuição da concessionária de energia elétrica
Mobilidade• (veículos elétricos / transporte
público)
Iluminação pública
Microrredes
Atendimento à demanda de modo
otimizado• Gestão das cargas
• Novos negócios (Virtual Power Plants)
• Medição e controle
Automação das Redes
Segurança cibernética
Fonte: ABDI
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O Projeto Demonstração na Ilha Fluvial de Parintins
Plataforma para Automação de Redes – SAGE SCADA/EMS
Medição Fasorial Síncrona
Futuro Laboratório de Smart Grids
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O Projeto Parintins
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Projeto Demonstração na Ilha Fluvial de Parintins (AM) – P&D Aneel:
Infraestrutura Avançada de Medição
• Sistema de medição inteligente
• Balanço de energia nos transformadores de distribuição, monitoração de transformadores
Automação Avançada da Distribuição
• Automação de religadores,
Instalação de Geração Distribuída Fotovoltaica (GDFV) em
consumidores
Interação com o consumidor
Comunicação e interação de sistemas
Prova de Conceito em Smart Grids no Brasil
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Plataforma para Automação de Redes – SAGE SCADA/EMS
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Scada (Supervisory Control and Data Acquisition)
• Monitoramento e registro de informações e ferramentas para controle remoto de instalações
EMS (Energy Management System)
• Ferramentas avançadas de análise de redes em tempo-real para auxílio ao Operador de grandes centros no aumento da segurança operativa de grandes redes
O SAGE é um Sistema de Gerenciamento de Energia com uma trajetória desde a pesquisa até o produto
de maior sucesso de mercado em sua classe, no Brasil
SAGE: plataforma aberta para Supervisão, Controle, Segurança Operativa de redes de Transmissão e Distribuição
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O SAGE investiu no conceito de Interoperabilidade: chave para a viabilização dos sistemas elétricos do futuro
Tecnologias fundamentais
para a viabilização dos
Smart Grids, identificadas
pelo NIST (National Institute of
Standards and Technology)
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Automação Local com IEC 61850
Experiência com IEC 61850 desde 2005, quando implementado ao SAGE em iniciativa pioneira no mundo para sistemas SCADA
Procedimento padrão de homologação, para verificar interoperabilidade entre IEDs (Intelligent Electronic Devices) e o SAGE e solucionar eventuais conflitos
– Procedimentos de teste na homologação de acordo com a Parte 10 da norma (IEC 61850-10)
– Muitos IEDs de 8 fabricantes distintos jáhomologados
Dezenas de instalações com licenças específicas para uso do módulo IEC 61850 no SAGE
Algumas instalações (SE Vitória - Furnas) com mais de 80 IEDs supervisionados pelo SAGE
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Ótima experiência de integração com ABB, Alstom Grid, GE, Nari, Schneider, SEL, Siemens, ZIV, ..
Automação Local com IEC 61850
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SAGE Feed (front-end para equipamentos de distribuição)Suporte à automação de Redes de Distribuição
Suporte a +8.000 conexões TCP-IP com equipamentos da rede: religadores, IEDs ..Manutenção / Gerenciamento via browser e acesso a base corporativa Protocolos SAGE nativos (ICCP, IEC/61850, DNP3, IEC/60870-5-104, ModBus, …)
Suporte a +8.000 conexões TCP-IP com equipamentos da rede: religadores, IEDs ..Manutenção / Gerenciamento via browser e acesso a base corporativa Protocolos SAGE nativos (ICCP, IEC/61850, DNP3, IEC/60870-5-104, ModBus, …)
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VMware ESXi
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Base Corporativa
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Centro de Controle
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8000 equipamentos TCP-IP (GPRS / 3G)
Manutenção / Gerenciamento
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Sistemas de Medição Sincrofasorial
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Objetivos do LabPMU
Prover uma plataforma para verificar a adequação das unidades de medição fasorial síncrona às normas internacionais existentes IEEE-C37-118.1 (ENSAIOS DE REFERÊNCIA)
Explorar a tecnologia verificando novas soluções baseadas na sincronização por GPS (TESTES DE SINCRONISMO);
Prover uma plataforma de auxílio para testar aplicativos computacionais. Esta plataforma cria dados de PMUs (Phasor Measurement Units) virtuais (TESTES DE APLICATIVOS)
Sincrofasores são uma tecnologia emergente no Brasil, que exige validação experimental:
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Ações de suporte à habilitação dos sistemas de medição sincrofasorial no Brasil
Assunto sendo estudado no Cepel há mais de oito anos
Aplicações de Medição Fasorial para o ONS pelo Projeto ESTAL, hoje incorporados ao REGER (SAGE)
Participação em ensaios de referência de PMUs no NIST (National Institute of Standards and Technology, EUA) em 2009, visando o sistema de medição fasorial sob a administração do ONS.
Desenvolvimentos recentes no SAGE: funções de PDC (Phasor Data Concentrator), inéditas em um sistema SCADA/EMS (já implantado em Furnas, Eletrosul, Eletronorte, Chesf, Cteep e ONS)
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Aplicações para Centros de Controle (ICCP - 1 amostra/s):StressMonSyncAssistLoopAssist
Aplicações que usam taxas de amostragem elevadas (60 amostras/s):Nativas ou externasAplicações para subestaçõesWAMS
Compartilhamento da infraestrutura de comunicação
SAGE/EMS como um Concentrador de Dados Fasoriais (PDC) – inédito
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O Laboratório de Medição Sincrofasorial do Cepel - LabPMU
LabPMU
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PDC
Aplicativo
Plataforma de Alto Desempenho Computational
IEEE C37.118
PMUs Virtuais
LabPMU – Plataforma para testar aplicativos computacionais
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SIMULAÇÃO doSISTEMA ELÉTRICOCOM O ANATEM
PMU 2PMU 3
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Laboratório de Smart Grids(Início das atividades previsto para 2018)
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Objetivos do Laboratório de Smart Grids
Plataforma (Testbed) para as Concessionárias de Distribuição, Fabricantes e Fornecedores de Equipamentos e Sistemas para Smart Grids no Brasil, além de Suporte para as Atividades de P&D do Cepel Testes de Referência / Especiais ou certificação de equipamentos e sistemas antes da conexão à
rede
Linha experimental de MT e BT para teste de microrredes e emulação de uma rede inteligente operando integrada
Tecnologias de Proteção e Controle de microrredes com geração distribuída e armazenamento de energia
Comunicação e Interoperabilidade de equipamentos e sistemas
Segurança Cibernética de equipamentos e sistemas inteligentes
Simulação em Tempo Real
Sala de controle e demonstração
Ensaios de distúrbios (curtos-circuitos, LVRT)
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Localização do Futuro Laboratório de Smart Grids do Cepel
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Laboratório de Smart Grids do Cepel
Principais áreas de atuação:
1. Área de Ensaios de Equipamentos para Redes Elétricas Inteligentes –destaque para inversores Geração Distribuída Fotovoltaica
2. Área de Power-Hardware-in-the-loop - conjugar simulação de redes com testes reais de equipamentos de potência conectados
3. Área de Microrrede – Destaque para provas de conceito de microrredes operando conectadas ou ilhadas com controle de tensão e frequência
4. Área de Adequação a normas e protocolos TIC (Tecnologias de Informação e Controle) - Visa garantir a interoperabilidade de equipamentos e sistemas de diversos fabricantes e se “pensar” na segurança cibernética
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Futuro Laboratório de Smart Grids – Recursos da Área Externa
Integração de Geração Distribuída
Equipamentos armazenadores de energia
Religadores e Seccionalizadores
Microrredes
Testes de Curto-Circuito
Conexão de cargas ao longo da linha experimental
Conexão de medidores inteligentes (AMI)
Linha Experimental de MT e BT com configuração automática e conectando diversos equipamentos
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Ensaios – Área interna
Equipamentos a serem testados ₋ Inversores para geração distribuída
₋ Sensores
₋ Armazenadores de energia
Tipos de Ensaios₋ Imunidade afundamentos de tensão
₋ Harmônicos
₋ Ajustes das Proteção
Simulação em Tempo Real:₋ Simulação da rede externa com geração distribuÍda
₋ Otimização Volt-VAR
Interoperabilidade (Automação, AMI, Controles, Proteção)
Segurança cibernética dos equipamentos inteligentes
Simulação em Tempo Real usando Hardware-in-the-loop (HIL) ou Power-hardware-in-the-loop
(PHIL)
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Futuro Lab de Smart Grids – Recursos na Área Interna
Instalações de MT e BT Conversor de Potência (amplificador) 4 quadrantes com potência nominal de pelo menos
270kVA, tensão CA até 3,3kV, tensão CC até 1,2kV, variação de frequência de 0 a 75Hz, programável
Transformadores (Tensão CA até 34,5 kV)
Bancos de Carga programáveis ativa e reativa
Equipamentos de Proteção
Sala de controle e demonstração
Simulação em tempo real (hardware-in-the-loop)
Simulação de longo termo
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Lab SG Cepel
Área 1 - Área de Ensaios de Equipamentos para Redes Elétricas Inteligentes: Testes de referência em inversores, de acordo com as normas pertinentes, incluindo funções avançadas e não padronizadas.
Foto cedida pelo Instituto Fraunhofer IWES
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Área 2 - Área de Power-Hardware-in-the-loop : Conjuga simulação de rede em diversas condições, inclusive degradadas, e equipamentos reais operando sob carga. Esta é uma atividade de pesquisa e de prova de conceitos.
Foto cedida pelo Instituto Fraunhofer IWES
Lab SG Cepel
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Tipos de ensaios
• Sistema de Autorrecuperação (“self healing”)
• Otimização de controles Volt-Var
• Rede de telecomunicações
Verificação de equipamentos e Sistemas conectados à Rede
Sensores, religadores, seccionalizadores
Microrredes
• Geração distribuida com armazenadores de energia
• Controle integrado do sistema
Lab SG Cepel Ensaios – Área externa
Avaliação de uma rede Smart Grid totalmente conectada
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Área 3 – Microrrede: Pesquisa experimental e provas de conceito de microrredes operando conectadas ou ilhadas.
Lab SG Cepel - Áreas Interna + Externa – Microrrede
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Área 4 - Adequação a normas e protocolos de comunicação: Testes de compatibilidade em sistemas de comunicação e informação, visando assegurar a interoperabilidade entre sistemas de diversos fabricantes.
Lab SG Cepel
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CONCLUSÕESO Setor Elétrico do Futuro
AS PREMISSAS PERMANECEM
DEMANDAS DA SOCIEDADE SÃO INDUTORAS DA
EVOLUÇÃO
Um sistema elétrico sustentável
Mais fontes renováveis
Baixa emissão de carbono
Beneficiar-se de maior participação
A EMERGÊNCIA DE NOVOS RECURSOS
HABILITADORES
Novas fontes distribuídas
Comunicação, controle, automação e eletrônica de
potência
Regulação, políticas de financiamento e incentivos
fiscais para P&D+I
CONFIABILIDADE
SEGURANÇA
BAIXO CUSTO
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A Contribuição da Eletrobras: Infraestruturas habilitadoras para um sistema mais moderno
Nossas ações:Soluções de Base para viabilizar
o desenvolvimento de um sistema elétrico mais Flexível, Resiliente e Conectado, pronto
para a evolução