Ações tecnológicas da Eletrobras, diretamente e através do Cepel, para a

viabilização das redes inteligentes no Brasil

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

O Projeto Demonstração na Ilha Fluvial de Parintins

Plataforma para Automação de Redes – SAGE SCADA/EMS

Medição Fasorial Síncrona

Futuro Laboratório de Smart Grids

O Projeto Parintins

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

Plataforma para Automação de Redes – SAGE SCADA/EMS

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

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)

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

Ótima experiência de integração com ABB, Alstom Grid, GE, Nari, Schneider, SEL, Siemens, ZIV, ..

Automação Local com IEC 61850

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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RAID-1

VMware ESXi

Dual 1

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Base Corporativa

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Centro de Controle

ICCP

8000 equipamentos TCP-IP (GPRS / 3G)

Manutenção / Gerenciamento

Sistemas de Medição Sincrofasorial

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:

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)

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

O Laboratório de Medição Sincrofasorial do Cepel - LabPMU

LabPMU

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

Laboratório de Smart Grids(Início das atividades previsto para 2018)

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)

Localização do Futuro Laboratório de Smart Grids do Cepel

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

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

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)

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

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

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

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

Área 3 – Microrrede: Pesquisa experimental e provas de conceito de microrredes operando conectadas ou ilhadas.

Lab SG Cepel - Áreas Interna + Externa – Microrrede

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

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

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