Gestão efetiva de ativos em Energia Elétrica: Inteligência Geográfica aplicada na Transmissão

Entenda a importância da inteligência geográfica na gestão do 3º maior grupo de distribuição de energia elétrica do país.

Evandro Lima Meireles

Analista de Geoprocessamento

CENÁRIO ATUAL DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO 

O sistema elétrico de potência, comumente conhecido como SEP, é o conglomerado de equipamentos com propósito precípuo de fornecimento de energia elétrica ao usuário, sejam estes grandes ou pequenos, com qualidade adequada no momento em que for solicitada. Este é formador por três grandes blocos: geração, transmissão e distribuição de energia elétrica (BICHELS, 2018; KAGAN et al., 2010).  

O crescimento das cargas e a necessidade de maiores potências de geração impulsionou o uso de fontes de energia hidráulica e térmica a maiores distâncias dos centros de consumo e com maior capacidade, o que ocasionou em linhas de transmissão com maiores comprimentos e mais alta tensão, e a interligação dos pequenos sistemas formados anteriormente. A interligação de todas as áreas de consumo e usinas do país, com unificação da frequência e da padronização das tensões, possibilitam maior confiabilidade e qualidade no atendimento às cargas, bem como menores custos por MWh de energia consumida (BICHELS, 2018). 

Contudo, a elevada tensão de transmissão não é apta a alimentar consumidores de pequeno e médio porte, caso de pequenas e médias indústrias e consumidores residenciais. Por conseguinte, torna-se indispensável a utilização de subestações para a adequação do valor de tensão a um nível adequado com a demanda dos consumidores, e o transporte desta é feita pelo sistema de distribuição (KAGAN et al., 2010). 

Figura 1 – Sistema de Transmissão e Distribuição

A Equatorial Energia é o 3º maior grupo de distribuição do país em número de clientes. O grupo possui a concessão, atualmente, de 7 distribuidoras no Brasil, sendo: Maranhão, Pará, Piauí, Alagoas, CEEE-D no Rio Grande do Sul, Amapá e, a mais recente, Goiás. Nestas 6 primeiras, a companhia atende cerca de 10 milhões de clientes, cobrindo 24% do território nacional (EQUATORIAL, 2022). Ao todo, há mais de 500 linhas de distribuição, mais de 500 subestações, com mais de 500 transformadores de força em operação e mais de 80 em reservas sob operação da Equatorial.

As linhas de distribuição alimentam as subestações em nível de tensão de 138 kV a 69kV, e nestas vão diversos equipamentos que atuam em conjunto na medição, proteção e transformação de energia. Dentre esses, o transformador de força é ativo principal, responsável por transformar o nível de tensão a valores aceitáveis para consumidores primários. Este é o equipamento mais dispendiosos de uma subestação, fato esse que impossibilita reserva de todos os transformadores em todas as subestações.

Atualmente, durante uma interrupção do fornecimento de energia elétrica onde a razão seja o transformador de força, a inexistência de informações e ferramentas para a operação e manutenção de alta tensão, que possibilite a identificação e localização de transformadores reservas compatíveis, retarda substancialmente o início das operações de recomposição/normalização do sistema. Da mesma forma, atualmente não há uma ferramenta que mapeie os acessos para estruturas das linhas AT e informe o tipo de comunicação disponível em cada trecho. Esta situação decorre em elevados custos com O&M durante as ocorrências. O tempo de atendimento é elevado pela demora na identificação de um transformador disponível e seu transporte, e no acesso à falha em linhas e comunicação no local desta pelas equipes de plantão.

O Sistema ArcGIS tem se tornado um grande aliado no processo de Transformação Digital que o Grupo Equatorial Energia está a conduzir. A adoção da Inteligência Geográfica possibilitou a criação de metodologias capazes de atender importantes objetivos de negócio, como a redução do tempo de atendimentos emergenciais para manobras de substituição de Transformadores em Operação por Transformadores Reserva.

Este objetivo macro desdobra-se em ações como:

  • Monitoramento dos transformadores de força via georreferenciamento;
  • Identificar o transformador reserva com o melhor tempo de atendimento de acordo com resultados obtidos através de modelo probabilístico;

Para linhas de distribuição AT (LDAT), permitirá:

  1. Criar rota e informar a distância do acesso à estrutura sinalizada, a fim de melhorar o tempo de atendimento emergencial;
  2. Adicionar mapas dos tipos de comunicação (pontos de funcionamento e sombras), com o objetivo de melhorar o tempo de atendimento emergencial.

EXEMPLOS DE SOFTWARES ARCGIS USADOS NO SISTEMA DE MONITORAMENTO DE LINHAS AT

A Equatorial Energia vem utilizando o ArcGIS Enterprise e seu conjunto de Soluções prontas para uso para fornecer uma visão geográfica dos ativos.

A Suíte de Aplicativos disponível no ArcGIS Enterprise, se tornou peça fundamental para a eficácia do projeto. Dentre as soluções ready to use destaca-se o ArcGIS Dashboard, o qual permite a criação de painéis gerenciais interativos para acompanhamento e rápida tomada de decisão.

A Figura 2 exibe a interface inicial da ferramenta de monitoramento de linhas de distribuição. Ao clicar em um ponto vermelho, é exibido um card com a sigla, nome e município da subestação em questão. De forma semelhante, ao selecionar uma linha, será apresentada sua tensão, nome e extensão em km.

Figura 2 – Interface do sistema de monitoramento de linhas AT

GERENCIAMENTO E MONITORAMENTO DE TRANSFORMADOR DE FORÇA

Modelo probabilístico

Para definir quais transformadores reservas atendem os transformadores em operação, foram criadas famílias. Estas combinam o tipo de ligação, tensão nominal, primária e secundária e potência nominal do transformador de força.

Painel gerencial web e mobile

Todos os transformadores foram alocados no mapa e sinalizados de acordo com o status de operação, conforme Figura 3.

Figura 3 – Representação da alocação dos transformadores de força no mapa

As Ferramentas ArcGIS Network Analyst e ArcGIS StreepMap Premium foram adotadas para o planejamento logístico do transporte dos transformadores reservas.

O ArcGIS StreetMap Premium fornece mapas cartográficos de alta qualidade de multiescala, geocodificação precisa, rotas otimizadas, direção de percurso e análise de rede. Com este, é possível gerar rotas favoráveis, instruções detalhadas e executar análise inteligentes para maximizar a eficiência e minimizar os custos de rota e análise, tudo com mapas atrativos de alta qualidade.

O ArcGis Network Analyst permite a movimentação efetiva de mercadorias, implementando plano de rotas de forma inteligente e coordenada. O algoritmo Closest Facility foi adotado, pois permite identificar quais são as instalações próximas a um incidente, baseado no tempo ou distância de transporte e gera as melhores rotas como instruções de direção. Assim, possibilita planejar a melhor rota para atender um incidente com transformador.

A Figura 4 exibe a interface web da ferramenta de monitoramento de transformadores de força. A Figura 5 exibe o mesmo painel na versão mobile, ou seja, para acesso via celular.

Figura 4 – Interface web da ferramenta de gerenciamento e monitoramento de transformadores de força
Figura 5 – Interface web da ferramenta de gerenciamento e monitoramento de transformadores de força

Locais estratégicos para posicionamento dos transformadores reservas

Para definir o posicionamento ótimo dos transformadores de força de acordo com a família, foi utilizado o algoritmo Location-allocation do ArcGIS Network Analyst. Este tem como objetivo localizar e alocar instalações de maneira que atenda os pontos de demanda com mais eficiência. A Figura 6 exibe o posicionamento ideal dos transformadores reserva da família 23. Em vermelho, os transformadores em operação. Em verde, a atual posição dos transformadores em reserva. E, em amarelo, o local em que estes devem ser reposicionados para melhor atender todos os transformadores em operação.

Figura 6 – Posicionamento dos transformadores reserva

Na Figura 7, o visual da ferramenta para esta família, com ambos os transformadores, com localização atual e realocação.

Figura 7 – Interface para a família 23

UM PROJETO INOVADOR QUE OTIMIZA O FORNECIMENTO DE ENERGIA E GERA ECONOMIA

O presente projeto é o primeiro no Grupo Equatorial Energia com esta finalidade. Ambas as ferramentas são de fácil uso, com interface sugestiva, e acesso e apresentam avanço expressivo e inovação quanto ao gerenciamento e monitoramento de ativos.

Com a identificação de localização de transformador de força com menor tempo de atendimento, a ferramenta indicará o melhor transformador a ser transportado. Isso trará ganhos financeiros, otimizando o HxH e reduzindo a possibilidade de multas, e melhor fornecimento de energia elétrica para os consumidores, visto que será possível reduzir o tempo de interrupções. A otimização na alocação física destes diminuirá ainda mais o tempo de atendimento. Para mais, ainda são imensuráveis as melhorias que este trará para o atendimento aos consumidores das 7 distribuidoras sob concessão.

 

Agradecimentos

Autor: Evandro Lima Meireles (Analista de Geoprocessamento)

Coautor: Adrea Lima de Sousa (Engenheira de Distribuição)

Coautor: Rondinele Pinheiro Silva (Engenheiro de Distribuição)

Coautor: Caio Cezar Neiva Huais (Gerente de Manutenção)

 

 

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