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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 1
Racionalizando Investimentos com Melhoria dos
Índices de Confiabilidade da Rede
Um enfoque estatístico através de uma metodologia inovadora
e da alocação ótima de investimentos
Eng. Alexandre Vasconcellos
Tel.: (011) 3256-6999
Fax: (011) 3120-3754
E-mail: alexandre@figener.com.br
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 2
Definição do Problema
Redes de transmissão e distribuição estão sujeitas a falhas
Falhas representam custos
reparos, lucros cessantes e PENALIDADES
O seu tratamento estatístico permite a avaliação quantitativa
dos seus impactos
no. de falhas, duração, custos do não-suprimento, etc.
Aumentar a confiabilidade implica em investimento
Qual é a meta de confiabilidade?
Qual o custo do não-atendimento ?
Onde e quanto investir para atingir metas ?
Qual é a melhor alternativa de investimento?
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 3
Metas e Custos de Confiabilidade
Critérios tradicionais pré-regulamentação do setor
Metas com base em DEC e FEC (índices de sistema anuais)
Custo de confiabilidade = custo da Energia Não Suprida
Mudança de paradigma com a res. ANEEL 024/2000
Metas com base em DIC e FIC (índices individuais anuais)
Custo de confiabilidade = custo da Energia Não Suprida
Aperto adicional com a res. ANEEL 075/2003
Metas adicionais com base em DMIC (índice máximo
mensal)
a partir de jan 2004 Atualização anual de metas com
tendência progressiva
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 4
Alocação Ótima de Investimentos
A melhor decisão não é aquela que simplesmente minimiza os
índices de falha do sistema, mas sim aquela que o faz nos pontos
críticos da rede e que maximiza os índices de confiabilidade com o
mínimo de investimento
Os estudos de confiabilidade são análises de engenharia baseadas
em procedimentos estatísticos que tornam possível tomar estas
decisões de maneira clara, objetiva e justificável do ponto de vista
do empreendedor.
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 5
Benefícios da Análise de Confiabilidade
Permite quantificar o impacto financeiro das diversas ações e
melhorias possíveis de serem feitas, dando maior objetividade ao
processo de tomada de decisão
Ganho de qualidade e competitividade, uma vez que se melhora a
confiabilidade do sistema e ao mesmo tempo a alocação dos
recursos disponíveis (humanos, materiais e financeiros) é
otimizada
Estabelece uma linguagem comum e um maior intercâmbio entre
os diversos agentes envolvidos (Staffs de Processo, de Utilidades
e Gerências Executivas)
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 6
Fatores Importantes
Cautela com análises tradicionais (DEC, FEC, DIC, FIC)
variáveis aleatórias com variância relativamente alta
Analisar custos “médios” carece de sentido prático
Uma análise de custo-benefício depende de um método capaz
de determinar precisamente o custo do não-suprimento como
uma função probabilística das interrupções do fornecimento.
Considerar a influência da Manutenção e Vida Útil
Definir a correlação entre o sistema elétrico e as cargas
críticas de processo
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 7
Modelagem - O programa PowerFactory
A importância do Levantamento de Dados
Topologia e Fluxo de Carga
Subestações, linhas, transformadores
Proteções, Religadores, Chaves de Transferência
Modelos de cargas (estocásticos e determinísticos)
Custos de Interrupção
Modelo estocástico de geradores
Disponibilidades em função de paradas
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 8
Modelos Estocásticos no PowerFactory
O modelo de Weibull-Markov
Modelos de falhas mais realistas
Totalmente compatível com o modelo Markov Homogêneo
TÃO RÁPIDO QUANTO MARKOV HOMOGÊNEO; TÃO PRECISO QUANTO MONTECARLO
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 9
Modelos de Carga
Modelo estocástico de
Weibull-Markov
(Probabilidades de demanda)
Modelo determinístico de
Curvas de carga com escala
de tempo configurável
(diária, semanal, anual, etc.)
Previsão de crescimento de
carga
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Custos de Interrupção
Custos fixos por interrupção
perda de produto, matéria
prima, outros danos materias
Custos variáveis com o tempo
de interrupção
lucro cessante
penalidades adicionais
$/kWh, $/kW, $/h
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 11
Metodologia
Confiabilidade da geração
Hidrologia, riscos de déficit, atendimento à demanda
Método de Monte Carlo (simulações numéricas)
Confiabilidade de redes
Transmissão e Distribuição, geração distribuída
Método analítico com base no modelo Weibull-Markov
Enumeração de estados por método topológico rápido
Análise do efeito de falhas (FEA)
– eliminação da falta pela proteção;
– isolamento do(s) equipamento(s) defeituoso(s);
– restabelecimento através de transferência e socorro
– alívio de sobrecarga quando aplicável
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 1
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Características especiais
Falhas de modo comum
Programação de tempos de socorro independentes por chave
Análise de efeito de falhas (FEA) realista incluindo o cálculo do
fluxo de carga AC em todas as condições pós-falta e pós
restabelecimento
Alívio de sobrecarga:
por transferência de carga
por corte de carga (prioridades de cargas selecionáveis)
corte ótimo
corte por estágios
Apresentação tabular e gráfica dos resultados
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DIgSILENT PowerFactory - Análise de Confiabilidade 1
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Apresentação de Resultados
Índices equivalentes de
sistema
Índices individuais
por ponto de carga
Custos anuais de
interrupção
estimados
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Aplicações do Cálculo de Confiabilidade
Eliminação de gargalos e planejamento da expansão
Análise de alternativas de configuração de operação
Manuteção centrada em confiabilidade (RCM)
Análise de custos de seguro e de penalidades
Marketing de fidelização e atração de novos clientes
Estudos especiais
Cálculo do benefício da geração própria/distribuída
Cálculo do benefício de FACTS/FACDS
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Confiabilidade de Cargas Críticas
A função primordial do sistema elétrico é fornecer energia dentro
de critérios estabelecidos de qualidade, confiabilidade e
segurança para os usuários finais
Cargas críticas são os principais elementos de processos vitais
cuja confiabilidade do fornecimento de energia é determinante
para a sua continuidade operacional
Neste caso o estudo de confiabilidade da rede elétrica por si só
não tem grande significado: É necessária a análise detalhada das
interconexões destes processos com o sistema elétrico e das
interdependências internas entre os processos
A ferramenta de cálculo utilizada deve possuir flexibilidade para
serem configurados elementos adicionais interligados com a rede
elétrica modelada e interligados entre si
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Exemplo - Central Termelétrica
Line(1)
G~
sym FTGER3
G~
sym TG2
G~
sym TG1
lne 042
lne 043
lne 0
45
lne 0
46
lne 0
94
lne 0
49
lne 0
50
lne 0
39
lne 0
38
lne 0
85
lne 0
83
lne 1
00
lne 1
01
lne 001
tr2 4
6
tr2 5
1 0
1-B
tr2 5
2 0
1-A
AL-5
.1
AL-9
.1
FALIG3
FPTFG3
FTGER3
FCOP-BFCOP-A
TG2TG1FCOPSEC-BFCOPSEC-A
45-PN-01-C
45-PN-01-E45-PN-01-D45-PN-01-B45-PN-01-A
SE93
145PN01B145PN01A
DIgSI
LEN
T
SISTEMA ELÉTRICO SIMPLIFICADO
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Exemplo - Central Termelétrica
EXEMPLO DE CARGA CRÍTICA: Sist. de Água de Resfriamento
Falha de Água
de
Resfriamento
Indisponi-
bilidade de
bombas:
Mínimo 4
operando
das 7Falha Motor/Bomba B-01D Falha Gaveta/Painel PN21A
Falha Motor/Bomba B-01E Falha Gaveta/Painel PN21B
Falha Motor/Bomba B-01F Falha Gaveta/Painel PN21B
Falha Turbina/Bomba B-01A Falha 120Vca Solenóide PN5
Falha Turbina/Bomba B-01B Falha 120Vca Solenóide PN5
Falha Motor/Bomba B-01C Falha Gaveta/Painel PN21A
Falha Motor/Bomba B-01G Falha Gaveta/Painel PN21B
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Exemplo - Central Termelétrica
EXEMPLO DE INTERLIGAÇÃO: Painéis de instrumentação e
processos vitais
CORRELAÇÃO ENTRE PAINÉIS DE INSTRUMENTAÇÃO E CARGAS CRÍTICAS
PN1 PN2 PN3 PN4 PN5
Caldeira 1
Caldeira 2
Caldeira 3
Gerador 01
Gerador 02
Gerador 03
Fornos da Unidade 1
Fornos da Unidade 2
Sist. Água de Alimentação
Sist. Água de Resfriamento
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Cálculo de Cargas Críticas no PowerFactory
Elemento de Processo: composto
por lógicas adicionais que rodam
simultaneamente com a rede
elétrica
Programação DPL (DIgSILENT
Program Language) para a
execução de lógicas mais
complexas
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Resultados do Cálculo para Cargas Críticas
Minimização de falhas elétricas de modo comum do
processo
Relocação de alimentadores de motores e cargas
Redundância de Painéis de Instrumentação e CC
Implantação de transferência automática de barras
Alimentações alternativas redundantes
Pode-se concluir que o sistema elétrico não é o gargalo !
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