Uma Metodologia de Gerenciamento da qualidade da Energia Elétrica

Transcrição

3RQWLItFLD8QLYHUVLGDGH&DWyOLFDGH0LQDV*HUDLV
Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica
8PD0HWRGRORJLDGH*HUHQFLDPHQWRGD
4XDOLGDGHGD(QHUJLD(OpWULFD
'pOLR(GXDUGR%DUURVR)HUQDQGHV
Dissertação de Mestrado PPGEE – 06/99
Orientador: Prof. Dr. Mário Fabiano Alves
Abril de 1999
Délio Eduardo Barroso Fernandes
80$0(72'2/2*,$'(*(5(1&,$0(172'$
48$/,'$'('$(1(5*,$(/e75,&$
Dissertação Apresentada ao Programa
de Pós-
Graduação em Engenharia Elétrica da Pontíficia
Universidade Católica de Minas Gerais como requisito
parcial à obtenção do grau de Mestre em Engenharia
Elétrica, elaborada sob a orientação do Prof. Dr. Mário
Fabiano Alves
Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Belo Horizonte
1999
FICHA CATALOGRÁFICA
Fernandes, Délio Eduardo Barroso
F363m
Uma metodologia de gerenciamento da qualidade da
energia elétrica / Délio Eduardo Barroso Fernandes. - Belo
Horizonte, 1999.
124f.: il.
Orientador: Prof. Dr. Mário Fabiano Alves.
Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de
Minas Gerais
Bibliografia.
1. Sistemas de energia elétrica - Equipamentos e acessórios Monitoração. 2.Energia elétrica - Controle de qualidade. 3.
Banco de dados - Gerência. I. Alves, Mário Fabiano II.
Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. III. Título.
CDU:621.3
iii
“Feliz aquele que transfere o que sabe
e aprende o que ensina”
(Cora Coralina)
iv
$JUDGHFLPHQWRV
Aos meus pais Anníbal e Norma, meus familiares e amigos.
Ao meu orientador e professor Dr.Mário Fabiano Alves.
Aos professores do mestrado.
Ao Prof. Dr Luiz Danilo Barbosa Terra.
Aos colegas do mestrado e funcionários da PUC.
À ELETROBRÁS e CEMIG.
v
6XPiULR
Lista de Figuras e Tabelas .............................................................................................. vii
Siglas e Acrônimos......................................................................................................... x
Resumo ......................................................................................................................... xii
Abstract .......................................................................................................................... xiii
Organização do Trabalho................................................................................................ xiv
Capítulo 1 - Introdução.................................................................................................. 15
1.1 Relevância e Objetivo...................................................................................... 17
1.2 Escopo e Metodologia ..................................................................................... 19
1.3 Contribuição .................................................................................................... 20
Capítulo 2 - Qualidade de Energia Elétrica e sua Monitorização..................................... 21
2.1 Considerações iniciais ..................................................................................... 21
2.1.1 Definição ............................................................................................ 22
2.1.2 Classificação e Terminologia dos fenômenos de QEE ......................... 24
2.2 Distúrbios eletromagnéticos considerados ....................................................... 25
2.2.1 Transitórios ......................................................................................... 28
2.2.2 Variações de tensão ............................................................................. 28
2.2.2.1 Variações de tensão de curta duração ...................................... 28
2.2.2.2 Variações de tensão de longa duração...................................... 30
2.2.3 Harmônicos ......................................................................................... 32
2.3 Monitorização da Qualidade de Energia Elétrica ............................................. 33
2.3.1 Equipamentos monitores de QEE ........................................................ 34
2.3.2 Ajuste dos equipamentos monitores..................................................... 39
2.3.3 Locais de Monitorização...................................................................... 41
2.3.4 Objetivos de Monitorização ................................................................. 42
2.3.5 Pesquisas de campo ............................................................................. 44
2.3.6 Período de Monitorização .................................................................... 44
2.4 Parâmetros de referência para análise da QEE ................................................. 45
2.4.1 Variações de tensão ............................................................................ 46
2.4.2 Harmônicos ......................................................................................... 49
2.4.3 Transitórios ......................................................................................... 51
vi
2.5 Caracterização e medição dos distúrbios eletromagnéticos .............................. 54
2.5.1 Caracterização geral dos fenômenos de QEE ....................................... 54
2.5.2 Amostragem de dados e identificação de variações.............................. 56
2.5.3 Caracterização dos fenômenos considerados........................................ 58
2.5.3.1 Variações de tensão ................................................................. 58
2.5.3.2 Harmônicos ............................................................................. 63
2.5.3.3 Transitórios ............................................................................. 65
Capítulo 3 - Desenvolvimento de um Banco de Dados de QEE ...................................... 67
3.1 Considerações sobre o banco de dados de QEE ............................................... 67
3.2 Bancos de dados relacionais ............................................................................ 68
3.3 Objetos de dados ............................................................................................. 68
3.3.1 Distúrbios ............................................................................................ 69
3.3.2 Locais de Monitorização...................................................................... 71
3.3.3 Ocorrências de campo ......................................................................... 72
3.3.4 Valores de referência ........................................................................... 72
3.3.5 Parâmetros de aferição......................................................................... 73
3.4 Projeto do banco de dados ............................................................................... 74
3.5 Inserção de dados / Interface de dados............................................................. 77
3.6 Recuperação de dados / informações ............................................................... 82
3.7 Relatórios ........................................................................................................ 82
3.8 Filtragem e tratamento de dados ...................................................................... 87
Capítulo 4 - Estudo de caso ............................................................................................ 90
Caso 1 – Monitorização no sistema interno de uma indústria siderúrgica............... 91
Caso 2 – Monitorização na interface consumidor/concessionária........................... 100
Caso 3 – Monitorização da alimentação de uma rede de computadores ................. 107
Capítulo 5 – Conclusões ................................................................................................. 114
5.1 Proposição para Futuros Trabalhos .................................................................. 115
Referências Bibliográficas e bibliografia complementar ................................................. 117
Anexos ........................................................................................................................... 125
Anexo 1 - Documentação do banco de dados
Anexo 2 - Formulário de pesquisa de campo
vii
/LVWDGH)LJXUDV
01 – Distúrbios de tensão típicos, idealizados ................................................................. 26
02 – O fluxo de correntes harmônicas através da impedância do sistema promove a
distorção da tensão ................................................................................................. 32
03– Zonas de interesse na monitorização da qualidade da energia elétrica..................... 34
04 – Curva CBEMA – Computer Business Equipment Manufacturers Association ........ 47
05 – Curva ITIC Information Technology Industry Council............................................ 48
06 - Amostragem de uma forma de onda - valores instantâneos periódicos são
registrados. Um envelope de tensão é utilizado como gatilho para registro de
deformação de forma de onda................................................................................. 57
07 - Construção computacional de um afundamento de tensão idealizado para 50% de
amplitude e 3 ciclos de duração sobre valores instantâneos .................................... 60
08 - Formas de onda de um afundamento de tensão para 50 % idealizado. Valor eficaz
nas bases de 1/2 ciclo e de 1 ciclo, linhas de limiar e histerese ............................... 61
09 – Afundamento de tensão na fase A de um sistema de 138 kV. O envelope de tensão
indica valores médios quadráticos mínimos, médios e máximos. O limiar inferior
de tensão foi fixado em 75kV................................................................................. 62
10 – Transitório oscilatório de tensão na fase B de um sistema em 79kV. O valor de
pico alcançado é de 347 kV positivos e 99,4 kV negativos ..................................... 66
11 - Estrutura de organização de objetos de distúrbios e suas associações com os
eventos ................................................................................................................... 71
12 - Diagrama básico de entidades e relacionamentos ................................................... 76
13 - Fluxo de transferência dinâmica de dados ............................................................... 78
14 - Formulário de entrada de dados de pesquisa de Qualidade de Energia Elétrica........ 79
15 - Formulário de entrada de dados de locais de monitorização .................................... 80
16 - Formulário de entrada de dados de medição ............................................................ 80
viii
17 - Formulário de entrada de dados de parâmetros de monitorização ............................ 81
18 - Formulário de entrada de dados de ocorrências de campo ....................................... 81
19 - Fluxo de informações e o sentido de redução da quantidade de dados ..................... 89
20 – Diagrama unifilar simplificado da indústria siderúrgica analisada e a localização
dos pontos de monitorização .................................................................................. 92
21 – Envelope de tensão formado pelo valor eficaz mínimo e máximo, para um
intervalo de 15 dias ................................................................................................ 94
22– Envelope de tensão formado pelo valor eficaz mínimo e máximo, tomados em um
intervalo de tempo menor, de 2 dias ....................................................................... 94
23 – Distribuição de freqüência em faixas de tensão de valor eficaz para os valore
mínimos, médios e máximos, para o intervalo de 15 dias ....................................... 95
24 – Tendências de valor eficaz de corrente para um intervalo de 6 dias ........................ 96
25 – Tendências de distorção de demanda total - DDT para um intervalo de 6 horas ...... 98
26 – Espectro de freqüências da distorção harmônica de corrente para um intervalo de 6
horas ...................................................................................................................... 98
27 – Tendências de distorção harmônica de tensão para um intervalo de 6 horas............ 99
28 – Diagrama simplificado do sistema elétrico da concessionária, indicando a
localização da indústria de interesse ....................................................................... 101
29 – Distribuição de freqüência de afundamentos de tensão por faixas de amplitude...... 102
30 – Distribuição de freqüência de afundamentos de tensão por faixas de duração ......... 102
31 – Distribuição de freqüência de ocorrências de afundamentos de tensão por faixas de
duração e amplitude ............................................................................................... 103
32 – Distribuição de freqüência das ocorrências de transitórios de tensão por faixas de
amplitude (Picos positivos)..................................................................................... 105
33 – Distribuição de freqüência das ocorrências de transitórios de tensão por faixas de
hora do dia ............................................................................................................. 106
34 – Diagrama simplificado da rede de computadores monitorizada............................... 107
ix
35 – Distribuição de freqüência de afundamentos de tensão por faixas de amplitude...... 109
36 – Distribuição de freqüência de afundamentos de tensão por faixas de duração ......... 110
37 – Distribuição de freqüência de ocorrências de afundamentos de tensão por faixas de
duração e amplitude ............................................................................................... 111
38 – Pontos duração x amplitude traçados sobre a curva CBEMA .................................. 112
39 – Pontos duração x amplitude traçados sobre a curva ITIC ........................................ 113
/LVWDGH7DEHODV
01 - Categorias e características típicas de fenômenos eletromagnéticos conforme
recomendação IEEE 1159 – 1995........................................................................... 25
02 - Principais causas dos fenômenos eletromagnéticos conforme recomendação IEEE
1159 – 1995............................................................................................................ 27
03 – Limites de distorção de corrente para sistemas de distribuição em geral (de 120 V a
69kV). IEEE Std 519- 1992.................................................................................... 50
04 – Limites de distorção de tensão para sistemas da concessionária. IEEE Std 519 1992 ...................................................................................................................... 51
05 – Valores de pico padrão de transitórios para determinação de parâmetros de projeto
ou teste. Categorias de localização A e B. IEEE C62.41- 1991............................... 52
06 – Valores de pico padrão de transitórios para determinação de parâmetros de projeto
ou teste. Categorias de localização B e C. IEEE C62.41- 1991............................... 53
07 - Atributos de classificação geral dos fenômenos de QEE segundo IEC..................... 55
08 – Composição básica dos objetos de dados dos distúrbios que afetam a qualidade de
energia elétrica abordados ...................................................................................... 70
09 – Informações da consulta ao banco de dados para registros de tensão eficaz. ........... 93
x
10 – Informações estatísticas sobre os registros de tensão eficaz da consulta ao banco de
dados...................................................................................................................... 93
11 – Informações da consulta ao banco de dados para registros de valor eficaz de
corrente .................................................................................................................. 96
12 – Informações estatísticas sobre os registros de corrente eficaz da consulta ao banco
de dados ................................................................................................................. 96
13 – Informações da consulta ao banco de dados para os objetos de harmônicos de
corrente .................................................................................................................. 97
14 – Informações da consulta ao banco de dados para os registros de afundamento de
tensão ..................................................................................................................... 101
15 – Informações estatísticas sobre os registros de afundamentos de tensão da consulta
ao banco de dados .................................................................................................. 101
16 – Freqüência acumulada de ocorrências de afundamentos de tensão por faixas de
amplitude e duração ............................................................................................... 103
17 – Informações da consulta ao banco de dados sobre transitórios ................................ 104
18 – Informações estatísticas sobre os registros de transitórios da consulta ao banco de
dados...................................................................................................................... 104
19 – Informações da consulta ao banco de dados sobre afundamentos de tensão ............ 108
20 – Informações estatísticas sobre os registros de afundamentos de tensão da consulta
ao banco de dados .................................................................................................. 108
21 – Freqüência acumulada de afundamentos de tensão para o local 10 ......................... 110
6LJODVH$FU{QLPRV
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANSI - American National Standards Institute
API - Application Program Interface
xi
AVV – Acionador à Velocidade Variável, ASD - Adjustable Speed Drive
BMI - Basic Measuring Instruments
CA - Corrente alternada
CBEMA - Computer Business Equipment Manufacturers Association
CC - Corrente contínua
CEA - Canadian Electricity Association
CEM - Compatibilidade Eletromagnética
CIGRÉ - Conference Internationale des Gands Réseaux Electriques à Haute Tension
CRT – Cathode-ray tube
DFT - Discrete Fourier Transform
DDT - Distorção de Demanda Total, TDD - Total Demand Distortion
DHC - Distorção Harmônica de Corrente, THDI - Total Harmonic Distortion
DHT - Distorção Harmônica de Tensão, THDV - Total Harmonic Distortion
EMI – Electromagnetic Interference
EPRI - Electric Power Research Institute
FFT - Fast Fourier Transform
GCOI – Grupo Coordenador da Operação Interligada
GCPS – Grupo Coordenador de Planejamento dos Sistemas Elétricos
IEC - International Electrotechnical Commission
IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
PAC - Ponto de Acoplamento Comum
PAI - Ponto de Acoplamento Interno (instalação comercial)
PLC - Programmable Logic Controller, controlador lógico programável
RFI – Radio Frequency Interferency
RVM - Recording Volt/Ammeter, gravador voltímetro / amperímetro
SQL - Structured Query Language
UPS - Uninterruptble Power Supply, fonte de alimentação ininterrupta
xii
5HVXPR
Com a evolução recentemente experimentada pelos equipamentos de monitorização de
qualidade de energia elétrica, surge a possibilidade de monitorar sistemas elétricos de
potência em larga escala. Uma rede de monitores, instalada em pontos específicos do
sistema elétrico, pode gerar uma grande quantidade de informações, sob diferentes
formas de registro de variações na tensão ou corrente do sistema monitorizado. Isto
sugere o desenvolvimento de um sistema de gerenciamento que defina critérios de
tratamento de informações a fim de minimizar a quantidade de dados armazenados e
maximizar a eficiência de sua análise, uma vez definido o objetivo específico da
monitorização. O desenvolvimento de um sistema com estas características, objetivo
desta dissertação, pode ser descrito pelos seguintes tópicos:
i - Definição de critérios de aquisição de dados: as grandezas monitorizadas devem ser
adequadas ao armazenamento em um banco de dados. Para isso deve-se extrair dos
dados da medição suas características mais representativas. Os dados provenientes dessa
caracterização, juntamente com informações sobre o sistema elétrico, além de
parâmetros de referência para comparação, são armazenados em um banco de dados
relacional.
ii – Definição de critérios de recuperação de dados e gerenciamento do banco de dados:
os dados de qualidade de energia armazenados são processados através de filtros
digitais, definidos para diferentes objetivos da monitorização, tais como a verificação de
limites padronizados, a geração de estatísticas etc..
O objetivo global do banco de dados, consiste na produção automatizada de relatórios
que auxiliem no gerenciamento da qualidade de energia em um sistema elétrico.
xiii
$EVWUDFW
Power Quality monitoring equipment now available provide the possibility of large
scale power system monitoring, with the generation of literally gigabytes of recorded
data. This leads to the necessity of establishing a Power Quality Management System
with properly defined data acquisition criteria and data retrieval and management
methods. Based on a research work being developed, a proposal for establishment of
such system are presented with the following main topics being addressed:
i - Data acquisition criteria: the registered disturbances can generate data in different
fashions, allowing different levels of analysis. Criteria for data generation must consider
its specific use, such as to minimize data storage and maximize the efficiency of
analysis.
ii - Definition of a management methodology and criteria for data retrieval and database
management. The online/offline generated PQ data must be processed on digital filters,
defined to achieve specific goals, such the verification of standardized limits, the
generation of statistics and so on.
The overall objective of the database being the automated production of reports aimed
at the management of the system’s power quality
xiv
2UJDQL]DomRGRWUDEDOKR
&DStWXOR,QWURGXomR
Este capítulo introduz o tema, apresentando os objetivos, a relevância e o escopo. Faz
um apanhado da revisão bibliográfica descrevendo o estado da arte no gerenciamento da
qualidade da energia elétrica. Introduz o trabalho proposto e apresenta sua contribuição.
&DStWXOR±4XDOLGDGHGDHQHUJLDHOpWULFDHVXDPRQLWRUL]DomR
Neste capítulo é feita a formulação do problema “gerenciamento da qualidade da
energia elétrica”, quando são apresentadas as definições e a terminologia. É feita uma
descrição da monitorização da qualidade da energia elétrica e são levantadas as questões
relevantes que envolvem uma pesquisa de qualidade de energia elétrica. Os distúrbios
de qualidade de energia elétrica tratados são detalhados e uma forma de caracterização
para cada um destes distúrbios é proposta.
&DStWXOR'HVHQYROYLPHQWRGHXPEDQFRGHGDGRVGH4((
Este capítulo descreve a estruturação de um banco de dados relacional de qualidade da
energia elétrica. São apresentados conceitos sobre bancos de dados relacionais e é
descrita a estrutura de banco de dados proposta. É tratada a questão da interface de
dados e de sua inserção no banco de dados. Finalmente são descritas as formas de
recuperação e apresentação de dados.
&DStWXOR±(VWXGRGHFDVR
Este capítulo descreve a utilização do banco de dados na avaliação de três diferentes
casos. As informações contidas no banco de dados são recuperadas através de consultas
específicas e apresentadas sob a forma de gráficos e valores.
&DStWXOR±&RQFOXV}HV
Neste capítulo são apresentadas as conclusões sobre as expectativas e o desempenho
obtido da metodologia de gerenciamento proposta. Finalizando, são apresentadas
proposições para futuros trabalhos.
15
&DStWXOR,QWURGXomR
&DStWXOR
,QWURGXomR
Consumidores de energia elétrica, comerciais e industriais vêm, cada vez mais,
necessitando de um elevado grau de desempenho do fornecimento da energia elétrica
por eles consumida. Isto ocorre pela crescente sofisticação dos processos de controle e
pela crescente utilização de computadores e equipamentos sensíveis a variações na
qualidade da energia elétrica. Estas variações são provocadas por fenômenos tais como
harmônicos, transitórios, variações de tensão de curta duração etc., que compreendem
uma série de fenômenos eletromagnéticos cuja quantificação permite determinar a
qualidade da energia elétrica suprida a um determinado consumidor.
Os afundamentos de tensão receberam, nos últimos anos, uma maior atenção dos
pesquisadores, com ampla discussão para se definir uma terminologia e classificação
adequadas, verificar a sensibilidade das cargas ou das plantas industriais a este tipo de
variação de tensão [01, 02, 03, 04, 05] e prever os problemas associados e as possíveis
soluções para os questões que deles advêm [06, 07, 08, 09].
Os harmônicos e seus efeitos vêm sendo motivo de extenso estudo desde a década de
70. Ultimamente, pesquisas vêm sendo desenvolvidas no sentido de predizer efeitos de
um grande número de cargas distribuídas [10, 11], como, por exemplo, uma grande
concentração de computadores pessoais em um centro comercial, e de seu impacto
sobre o sistema elétrico [12], além da possibilidade da mitigação deste fenômeno,
quando produzido por este tipo de carga [13, 14]. Os harmônicos produzidos devido à
operação de conversores de estado sólido, tipos de sistema de conversão com uso cada
vez mais comum na indústria, os problemas deles decorrente e suas soluções de
mitigação [15, 16] vêm, também, sendo estudados no contexto da qualidade da energia
elétrica.
16
&DStWXOR,QWURGXomR
A monitorização da qualidade de energia elétrica, registrando variações nos parâmetros
do sistema elétrico, surge como uma ferramenta de análise capaz de qualificar o
desempenho do fornecimento de energia elétrica dentro de critérios de conformidade
adotados, por exemplo, em contrato firmado entre a companhia de distribuição e um
consumidor industrial.
Os primeiros monitores de energia datam dos anos 60 [17]. Desde então, inovações
como indicadores luminosos de distúrbios, mensagens em texto registrando a ocorrência
de distúrbios, gráficos e análises harmônicas foram sendo implementados. Atualmente,
sistemas
de
monitorização
conectados
em
rede
e
capazes
de
monitorar,
simultaneamente, a qualidade de energia elétrica e o fluxo de potência, são disponíveis.
Com novos equipamentos de medição surgem possibilidades de análise das
características de potência1 que,
através do registro gráfico de variações
eletromagnéticas em um sistema elétrico, permitem a caracterização de distúrbios ou
cargas perturbadoras. Estas curvas características tornam possível a identificação das
fontes que contribuem para a deterioração da qualidade de energia elétrica, facilitando a
análise de informações e tornando-as mais acessíveis [18].
O avanço no desenvolvimento de monitores de energia, monitores de distúrbios ou
monitores de qualidade de energia se deu, mais recentemente, concomitante ao
desenvolvimento de grandes projetos de monitorização. Durante 1990, o EPRI (Electric
Power Research Institute) foi encarregado de um estudo para determinação da qualidade
de energia nos alimentadores de distribuição nos EUA. O projeto incluiu a participação
de 24 concessionárias ao longo de todo o país, proporcionando uma diversidade
geográfica e de práticas de operação [19]. Em 1991 a CEA (Canadian Electrical
Association) realizou estudo semelhante, ao longo de 3 anos, em 550 locais de
monitorização (divididos em grupos comercial, industrial e residencial), monitorizados
durante um período de 25 dias cada um [20]. Outros projetos de monitorização, com o
1
Do inglês 3RZHU VLJQDWXUHV – Designação dada às curvas características que se identificam com
determinados distúrbios ou determinadas cargas.
&DStWXOR,QWURGXomR
17
objetivo de coletar informações sobre a qualidade de energia elétrica, têm acontecido
em diversas partes do mundo como na França, Noruega, Alemanha e Inglaterra [21].
Uma metodologia de gerenciamento da qualidade de energia elétrica, visando utilizar as
possibilidades deste tipo de monitorização e direcionando seus resultados para
diferentes fins de análise, compreende o tema desta dissertação.
5HOHYkQFLDH2EMHWLYR
Nos últimos anos, a organização do setor elétrico em todo o mundo vem sofrendo
alterações em sua estrutura tradicional, conhecida pela integração vertical da geração,
transmissão e distribuição de eletricidade [22]. Em face à conjuntura econômica, da
globalização dos mercados e da necessidade de competitividade das industrias, o setor
elétrico vem experimentando uma mudança de paradigma. Isto inclui, de um modo
geral, a transformação da geração, transmissão e distribuição de energia elétrica em
unidades de negócio especializadas. Neste novo modelo, a geração de energia elétrica
passa a ser uma atividade livre, regulada pela competição e com livre acesso às linhas
de transmissão. A distribuição e transmissão de energia elétrica, atividades com
característica monopolista, necessitam de uma regulamentação que contemple os vários
aspectos que permitam a aferição da qualidade da energia elétrica suprida. Índices de
confiabilidade passam a ser uma importante ferramenta de aferição de desempenho
destas atividades, garantindo a competitividade e os investimentos necessários. Os
índices de confiabilidade existentes e atualmente aplicados mostram-se insuficientes
quando se deseja mensurar a qualidade de energia elétrica, a qual se refere, também, a
uma série de outras variações, além da informação de ocorrências de interrupções no
fornecimento de energia elétrica.
O gerenciamento da qualidade de energia elétrica é relevante tanto para os fornecedores
quanto para os consumidores de energia elétrica. As novas tendências no setor
energético, no que diz respeito ao fornecimento de energia elétrica, indicam a
necessidade de consumidores e fornecedores conhecerem a qualidade de energia
&DStWXOR,QWURGXomR
18
negociada. Com base neste conhecimento é possível firmar contratos de fornecimento
detalhados. Assim, ambas as partes podem se beneficiar do suprimento de uma energia
elétrica de qualidade.
Os consumidores de energia elétrica, em especial os comerciais e industriais, têm
utilizado, cada vez mais, equipamentos sensíveis em seus processos. A susceptibilidade
destes equipamentos tem como conseqüência o comprometimento da qualidade de
produtos e serviços. Além disto, a paralisação em processos produtivos representa
custos elevados.
Por parte dos fornecedores de energia elétrica há a necessidade de um maior
conhecimento sobre a qualidade da energia elétrica oferecida aos usuários. Há uma
tendência da mudança de filosofia de relacionamento com usuários da forma reativa
(atendendo a reclamações dos usuários) para a forma pré-ativa (propondo soluções aos
usuários). Fato que exige a necessidade de um acompanhamento dinâmico do
comportamento do sistema ao longo dos vários pontos de conexão de consumidores.
Um sistema de gerenciamento pode auxiliar fornecedores e consumidores de energia
elétrica para que estes possam planejar, projetar e operar o sistema elétrico, de forma a
garantir a compatibilidade deste com os equipamentos e processos que ele supre.
O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia de gerenciamento da
qualidade da energia elétrica em sistemas elétricos, que possa subsidiar, através de
informações organizadas por uma ferramenta computacional, consumidores e
fornecedores de energia elétrica, no acompanhamento e diagnóstico das questões
relativas à qualidade da energia elétrica. Esta ferramenta consiste, basicamente, de um
banco de dados relacional, estruturado com base em objetivos específicos e capaz de
fornecer, de forma simples e automatizada, relatórios que atendam a estes objetivos.
(VFRSRH0HWRGRORJLD
&DStWXOR,QWURGXomR
19
A monitorização da qualidade de energia elétrica é uma tarefa que envolve uma série de
etapas, com destaque para a medição, a caracterização dos fenômenos eletromagnéticos,
a organização das informações e o desenvolvimento de relatórios. A medição, em seu
aspecto tecnológico ou metodológico, bem como a análise da informação final, no
sentido de diagnosticar as causas dos problemas de qualidade de energia elétrica, estão
fora do escopo deste trabalho.
O gerenciamento da qualidade de energia elétrica envolve, além da monitorização de
parâmetros do sistema elétrico, outros aspectos que também devem ser considerados
sob a forma de informações organizadas. Dentre estes aspectos, pode-se citar as
características de diferentes processos industriais, diferentes sistemas elétricos, a
normalização aplicável e características de cargas. O esforço desta dissertação
concentra-se na análise de toda esta informação, na maneira de estruturá-la e na forma
de recuperá-la e apresentá-la com maior consistência.
Através de uma revisão bibliográfica em artigos de instituições, publicações
especializadas, documentações técnicas e normas ou recomendações, a questão do
gerenciamento da qualidade de energia é formulada.
É desenvolvido o projeto de um banco de dados, capaz de suportar informações
oriundas de equipamentos de monitorização de qualidade de energia elétrica e
informações relacionadas aos demais aspectos de sua gerência. Neste esforço inclui-se o
desenvolvimento de uma metodologia de interface de dados entre a medição e o banco
de dados.
O sistema é então exposto à verificação experimental pela monitorização de diferentes
pontos do sistema elétrico, pela transferência da informação para o banco de dados e
pela recuperação da informação sob a forma de relatórios.
&RQWULEXLomR
&DStWXOR,QWURGXomR
20
Esta dissertação se insere em um conjunto de trabalhos envolvendo o tema Qualidade da
Energia Elétrica. Dentre estes trabalhos estão o estudo de critérios e normas aplicáveis à
qualidade da energia elétrica [23] e o estudo de metodologias aplicáveis à medição da
qualidade da energia elétrica. A expectativa é que esta dissertação possa contribuir para
o conjunto destes trabalhos como uma ferramenta de análise dos distúrbios
eletromagnéticos que afetam a qualidade da energia elétrica.
O trabalho proposto foi sintetizado em um artigo técnico “Development of an
Automated Power Quality Management System” [24], apresentado no ,(((3(6
±7UDQVPLVVLRQDQG'LVWULEXWLRQ&RQIHUHQFHDQG([SRVLWLRQ, realizado em 1HZ2UOHDQV
de 11 a 16 de abril de 1999
&DStWXOR4XDOLGDGHGH(QHUJLD(OpWULFDHVXD0RQLWRUL]DomR
21
&DStWXOR
4XDOLGDGHGH(QHUJLD(OpWULFDHVXD0RQLWRUL]DomR
&RQVLGHUDo}HVLQLFLDLV
O termo qualidade de energia elétrica, muito utilizado atualmente, vem reunir uma série
de antigos e novos conceitos utilizados em engenharia elétrica. Problemas que eram
tratados individualmente pelos engenheiros vêm recebendo um enfoque sistêmico.
Existem algumas razões que justificam esta mudança no modo de tratar a questão [25]:
1 - Os equipamentos elétricos são, na atualidade, mais sensíveis a variações de
qualidade de energia elétrica do que os equipamentos utilizados no passado. Muitos dos
novos equipamentos possuem controles dotados de microprocessadores e dispositivos
de eletrônica de potência, sensíveis a diversos tipos de distúrbios.
2 - Muitos sistemas e/ou processos são conectados em rede. Em processos contínuos, a
falha de um dos componentes tem conseqüências importantes, podendo resultar na
interrupção de todo o processo.
3 - A crescente ênfase na necessidade de obtenção de um aumento global da eficiência
do sistema elétrico vem estimulando o aumento do uso de dispositivos que promovam
esta eficiência. Dispositivos como acionadores a velocidade variável (AVV), utilizados
com esses objetivos, resultam no aumento dos níveis de correntes harmônicos no
sistema elétrico, com impacto direto na qualidade da energia elétrica.
4 - O aumento de uma consciência sobre a questão de qualidade de energia elétrica, por
parte dos consumidores, faz crescer o nível de informações sobre questões como, por
exemplo, interrupções, afundamentos de tensão e transitórios.
22
'HILQLomR
Diferentes definições de qualidade de energia elétrica são encontradas. As diferenças
justificam-se por uma questão de referência. Concessionárias, consumidores e
fabricantes de equipamentos têm diferentes pontos de vista com relação às definições do
termo.
O fornecimento de energia elétrica de forma confiável, com a tensão fornecida dentro
dos limites normalizados, é o que se deve esperar dos sistemas das concessionárias.
Entretanto, o fornecimento da energia elétrica, de forma contínua e isenta de
perturbações não é uma tarefa realista. Boa qualidade no suprimento de energia não
significa uma energia perfeita. A utilização normal de eletricidade gera perturbações e a
ocorrência de problemas no sistema elétrico, provocados por fenômenos naturais ou por
ações deliberadas sobre o sistema, irá sempre acontecer. A natureza dessas
perturbações, sua severidade e sua freqüência de ocorrência, irá variar de um local para
outro do sistema, afetando as cargas dos consumidores e ,em muitos casos, sendo
afetadas por estas. [26], [27].
Qualidade de energia elétrica pode ser definida como a ausência relativa de variações de
tensão provocadas pelo sistema da concessionária, particularmente a ausência de
desligamentos, flutuações de tensão, transitórios e harmônicos, medidos no ponto de
entrega de energia. Esta é uma definição vista sob o enfoque da identificação de qual é o
nível de qualidade da energia fornecida pela concessionária.
Do ponto de vista do consumidor, a qualidade de energia elétrica pode ser definida
como sendo a ausência de variações manifestadas na tensão, corrente ou freqüência que
resultem em falhas ou má operação de seus equipamentos [25].
Perturbações provocadas por outros consumidores, ou mesmo pela carga do próprio
consumidor, afetam a percepção deste em relação à qualidade da energia elétrica.
Alguns tipos de dispositivos ou equipamentos elétricos, incluindo grande parte dos
equipamentos que utilizam novas tecnologias como, por exemplo, os conversores
23
estáticos, provocam perturbações na rede (distorções harmônicos, flutuações de tensão e
desequilíbrios), que degradam a qualidade da energia fornecida pela concessionária e
podem alterar o desempenho ou mesmo danificar outros equipamentos.
A questão agrava-se com a proliferação do uso de equipamentos eletrônicos, tanto a
nível industrial quanto a nível comercial e residencial. Esses equipamentos apresentam
um duplo problema para o sistema. Além de serem muito sensíveis às variações de
tensão, transitórios e harmônicos, contribuem para aumentar o fluxo harmônico no
sistema.
Todo equipamento é projetado para operar dentro de uma certa faixa de tensão. A
maioria de problemas de tensão, associados aos computadores e outras cargas sensíveis,
não é devido, simplesmente, à ocorrência de tensões de regime fora da faixa normal de
operação, mas sim a variações de tensão de curta duração. O problema torna-se mais
complicado devido ao fato de que a sensibilidade dos equipamentos a essas variações de
tensão é diferente em cada caso. Equipamentos distintos de uma mesma categoria,
porém de fabricantes diferentes, apresentam níveis diferentes de sensibilidade.
Os sistemas de potência e seus componentes são basicamente projetados para atender às
cargas lineares ou cargas com um nível bem pequeno de correntes harmônicos.
Entretanto, com a proliferação de cargas geradoras de harmônicos, os sistemas elétricos,
tanto os das concessionárias quanto os dos consumidores, passaram a ter que conviver
com o problema da distorção da onda de tensão e suas conseqüências.
Do ponto de vista acadêmico, qualidade de energia elétrica é a disponibilidade da
energia elétrica, com forma de onda senoidal e pura, sem alterações na amplitude,
emanando de uma fonte de potência infinita [28].
24
&ODVVLILFDomRH7HUPLQRORJLDGRVIHQ{PHQRVGH4XDOLGDGHGH(QHUJLD
(OpWULFD
O IEEE vem, através do comitê 22 (IEEE SCC22), juntamente com outras entidades
internacionais (IEC, CIGRE), coordenando normalizações junto à chamada comunidade
de qualidade de energia elétrica [25]. A terminologia, bem como a classificação,
basicamente definidas pela amplitude e duração dos fenômenos eletromagnéticos, são
apresentadas na tabela 1, [29].
25
7DEHOD&DWHJRULDVHFDUDFWHUtVWLFDVWtSLFDVGHIHQ{PHQRVHOHWURPDJQpWLFRVFRQIRUPH
UHFRPHQGDomR,(((±
!"# Transitórios
Impulsivos
Nanossegundos
5ns (tempo de subida)
<50 ns
Microssegundos
1 $ s (tempo de subida)
50 ns - 1 ms
0.1ms (tempo de subida)
>1ms
Baixa freqüência
< 5kHz
0,3 - 50 ms
0 - 4 pu
Média freqüência
5 - 500 kHz
20 $ s
0 - 8 pu
Alta freqüência
0,5 - 5 MHz
5$ s
0 - 4 pu
Afundamentos de tensão
0,5 - 30 ciclos
0,1 - 0,9 pu
Saltos de tensão
0,5 - 30 ciclos
1,1 - 1,8 pu
Interrupção
0,5 ciclos - 3 s
< 0,1 pu
30 ciclos - 3 s
0,1 - 0,9 pu
Saltos de tensão
30 ciclos - 3 s
1,1 - 1,2 pu
Milissegundos
Oscilatórios
Variações de curta duração
Instantâneas
Momentâneas
Temporárias
Interrupção
3 s - 1 min
< 0,1 pu
3 s - 1 min
0,1 - 0,9 pu
Saltos de tensão
3 s - 1 min
1,1 - 1,4 pu
Interrupção sustentada
> 1 min
0,0 pu
Subtensões
> 1 min
0,8 - 0,9 pu
Sobretensões
> 1 min
1,1 - 1,2 pu
Regime permanente
0,5 - 2 %
Variações de longa duração
Desbalanceamento de tensão
Distorção de forma de onda
Componente CC (%&'
Harmônicos
Inter-harmônicos
( ()*+ )
Regime permanente
0 - 0,1 %
0 - 100 o H
Regime permanente
0 - 20 %
0-6 kHz
Regime permanente
0-2%
Corte (,'+ &-. /10 )
Ruído
Flutuações de tensão
Variações de freqüência
Regime permanente
Broad band
Regime permanente
0 - 1%
< 25 Hz
Intermitente
0,1 - 7 %
< 10 s
26
'LVW~UELRVHOHWURPDJQpWLFRVFRQVLGHUDGRV
Na discussão deste trabalho, são tratadas três das diversas categorias de fenômenos
eletromagnéticos descritos segundo recomendação do IEEE [29]. São elas os
transitórios, as variações de tensão e os harmônicos. Uma grande parte dos problemas
de qualidade de energia elétrica pode ser devidamente coberta pelo estudo destas três
categorias abordadas (Figura 1).
Dos fenômenos tratados, segundo classificação do IEC [29], as variações de tensão e os
componentes harmônicos são fenômenos conduzidos de baixa freqüência, os
transitórios impulsivos são fenômenos irradiados de alta freqüência e os transitórios
oscilatórios são fenômenos conduzidos de alta freqüência.
'LVW~UELRVGHWHQVmRWtSLFRV
HG
EF
C DB
? @A
2.0
Salto de
tensão
Interrupção
rápida
1.0
0.0
-1.0
-2.0
0.00
]\
Z[
X YW
T UV
Afundamento
de tensão
2.0
0.05
0.10
Harmônicos
0.15
2435768:9 ;3<>=
0.20
0.25
0.30
7UDQVLWyUL
Transitório
impulsivo
R
1.0
0.0
-1.0
-2.0
0.30
0.35
0.40
0.45
IKJL7MN:O PJQSR
0.50
0.55
0.60
)LJXUD±'LVW~UELRVGHWHQVmRWtSLFRVLGHDOL]DGRV
A ocorrência de distúrbios eletromagnéticos está relacionada a uma série de fatores
identificados da operação normal de determinadas cargas ou dispositivos em um sistema
27
elétrico ou da ocorrência de fenômenos naturais que afetam o sistema elétrico
(Tabela 2).
7DEHOD3ULQFLSDLVFDXVDVGRVIHQ{PHQRVHOHWURPDJQpWLFRVFRQIRUPHUHFRPHQGDomR,(((
&DWHJRULDV
3ULQFLSDLV&DXVDV
Transitórios
Impulsivos
Descargas atmosféricas
Oscilatórios
Energização de bancos de capacitores
Variações de curta duração
Faltas, chaveamento de cargas pesadas, partida de grandes motores
Salto de tensão
Faltas - Curto circuito fase-terra provocando elevação de tensão na
fase sem falta
Interrupção
Faltas, falhas em equipamentos, disfunção de controle
Variações de longa duração
Interrupção sustentada
Falhas de natureza permanente e que necessitam de intervenção
manual para sua restauração
Subtensões
Ligação de cargas, desligamento de banco de capacitores
Sobretensões
Desligamento de cargas, ligação de banco de capacitores
Desbalanceamento de tensão
Desbalanceamento de cargas, anomalias em bancos de capacitores
Distorção de forma de onda
Nível de CC
Distúrbios geomagnéticos, retificação de meia onda
Harmônicos
Características não lineares de cargas e dispositivos
Interharmônicos
Conversores estáticos de freqüência, ciclo conversores, motores de
indução e dispositivos a arco.
Cortes
Operação normal de dispositivos de eletrônica de potência
Ruído
Dispositivos eletrônicos, circuitos de controle, equipamentos a arco,
retificadores de estado sólido, fontes chaveadas
Flutuações de tensão
Fornos a arco
Variações de freqüência
Saída de grande bloco de cargas ou perda de um grande gerador
28
7UDQVLWyULRV
Os transitórios são classificados como impulsivos ou oscilatórios. transitórios
impulsivos são repentinas variações, unidirecionais em polaridade, nas condições de
regime permanente de tensão, corrente, ou ambas. Eles são caracterizados por seus
tempos de subida e decaimento, pelo conteúdo espectral e pela máxima amplitude
alcançada2 e são classificados em três categorias de acordo com seu tempo de subida.
transitórios impulsivos podem excitar circuitos ressonantes do sistema elétrico
produzindo os transitórios oscilatórios, que consistem em tensões ou correntes que têm
a polaridade de seus valores instantâneos mudada rapidamente. Estes são caracterizados
pelo conteúdo espectral de sua freqüência predominante, duração e amplitude, e são
classificados em três categorias de acordo com sua freqüência de oscilação. Os
transitórios oscilatórios ocorrem, também, devido a operações de comutação e
chaveamento de circuitos elétricos.
9DULDo}HVGHWHQVmR
Variações de tensão são alterações no valor médio quadrático de uma tensão (pode-se
também classificar variações de corrente desta forma). Estas variações são classificadas
conforme sua duração e amplitude como na tabela 1. Elas são divididas em variações de
curta duração, de até um minuto, e variações de longa duração, mais longas que um
minuto.
9DULDo}HVGHWHQVmRGHFXUWDGXUDomR
As variações de tensão de curta duração são variações que vão de 0,5 ciclo até 1 minuto,
subdividindo-se em variações instantâneas momentâneas e temporárias. Estas variações
são, geralmente, causadas por a condições de falta no sistema, energização de cargas
que requerem grandes correntes de partida, ou por perdas de conexão intermitentes no
2
Um transitorio impulsivo indicado por 1,2/50ms 2000 V atinge seu valor máximo (2000 V) em 1,2ms e
decai à metade deste valor em 50 ms.
29
cabeamento do sistema. Dependendo da localização da falta e das condições do sistema,
podem ocorrer interrupções, afundamentos de tensão ou saltos de tensão.
,QWHUUXSo}HVUiSLGDV
Uma interrupção rápida ocorre quando a tensão eficaz da fonte ou a corrente de carga
decresce a menos que 0.1 pu, por um período de tempo entre 0,5 ciclo e 1 minuto. As
interrupções rápidas são resultado de faltas no sistema, falhas em equipamentos e mal
funcionamento de dispositivos de controle. Quando causadas por faltas no sistema da
concessionária, têm seu tempo determinado pelo tempo de operação de dispositivos de
proteção do sistema elétrico (religadores). Quando causadas por mal funcionamento de
equipamentos ou por falhas de conexões, têm um período de tempo irregular.
$IXQGDPHQWRVGHWHQVmR
Afundamentos de tensão3 consistem do decaimento de tensão ou corrente eficaz, à
freqüência industrial, para uma faixa entre 0,1 a 0,9 pu, ocorrendo num intervalo de 0,5
ciclo a 1 minuto. A duração dos afundamentos de tensão classifica-os entre três
categorias: instantâneos, momentâneos e temporários.
A terminologia adequada para tratamento dos afundamentos de tensão nos indica que,
por exemplo, para um “afundamento de 20%” a tensão resultante é de 0,8 pu. Sendo
assim devemos tratá-lo como um afundamento de tensão para 80%.
As causas típicas para os afundamentos de tensão estão associadas a faltas no sistema
em geral, grandes variações de carga e partidas de grandes motores. Quando da
ocorrência de faltas no sistema, os afundamentos de tensão ocorrem devido à circulação
de corrente de falta pela impedância do sistema, ocasionando uma queda de tensão no
ponto de interesse. Nestes casos os afundamentos têm seu tempo determinado por
dispositivos de eliminação de faltas.
3
Afundamento de tensão é a terminologia mais utilizada no Brasil. Na literatura internacional os termos
correspondentes mais utilizados são YROWDJHVDJ e YROWDJHGLS.
30
6DOWRVGHWHQVmR
O salto de tensão4 consiste no aumento da tensão ou corrente eficaz, à freqüência
industrial, para uma faixa entre 1,1 e 1,8 pu, ocorrendo num intervalo de 0,5 ciclo a 1
min. A duração dos saltos de tensão classifica-os entre três categorias: instantâneos,
momentâneos e temporários.
A terminologia adequada para tratamento dos saltos de tensão nos indica que, por
exemplo, para um “salto de 20%” a tensão resultante é de 1,2 pu. Sendo assim devemos
tratá-lo como um salto de tensão para 120%.
As causas típicas para os saltos de tensão estão associadas a faltas no sistema em geral,
saída de grandes cargas ou energização de bancos de capacitores. Quando da ocorrência
de faltas no sistema, os saltos de tensão ocorrem na fase não atingida pela falta. Nestes
casos, a severidade do salto de tensão durante a condição de falta é determinada pela
localização da falta, impedância do sistema e características de aterramento. Próximo à
subestação haverá pouco ou nenhum salto de tensão pelo fato da usual conexão deltaestrela prover um caminho de baixa impedância de seqüência zero para a corrente de
falta.
9DULDo}HVGHWHQVmRGHORQJDGXUDomR
Variações de longa duração englobam desvios de valor eficaz de tensão, à freqüência
industrial, maiores que 1 minuto. Sobretensões e subtensões não são, geralmente,
causadas for faltas no sistema, mas por variações de carga e operações de chaveamentos
no sistema elétrico.
6REUHWHQV}HV
4
Salto de tensão é a terminologia mais utilizada no Brasil. Na literatura internacional o termo
correspondentes mais utilizados é YROWDJHVZHOO.
31
As sobretensões são caracterizadas pelo aumento no valor eficaz da tensão CA para um
valor entre 1,1 e 1,2 pu, à freqüência industrial, por um tempo superior a 1 minuto.
Podem ser resultado de chaveamento de carga, ou variações na compensação reativa do
sistema. Sistemas com pouca capacidade de regulação estão sujeitos a sobretensões.
Ajustes de tensão em transformadores feitos incorretamente também resultam em
sobretensões.
6XEWHQV}HV
As subtensões são caracterizadas pela redução no valor eficaz da tensão CA para um
valor entre 0,8 e 0,9 pu, à freqüência industrial, por um tempo superior a 1 minuto. São,
geralmente, resultado da entrada de grandes blocos de carga no sistema ou pela saída de
bancos de capacitores até que os dispositivos de regulação de tensão do sistema tragam
a tensão de volta para os limites de tolerância. Às vezes podem ser conseqüência de
períodos de baixa tensão, propositadamente sustentados, utilizados como um despacho
estratégico específico, para otimizar a entrega de energia elétrica.
,QWHUUXSo}HVVXVWHQWDGDV
O decaimento a zero da tensão fornecida, por um período de tempo excedente a 1
minuto, é considerado uma interrupção sustentada. Interrupções de tensão maiores que 1
minuto são, freqüentemente, permanentes e requerem intervenção humana para a
restauração do funcionamento do sistema.
O termo interrupção sustentada, no contexto da monitorização de qualidade de energia,
não tem relação com confiabilidade ou outra estatística de continuidade de serviço.
Refere-se simplesmente a um fenômeno específico.
32
+DUP{QLFRV
Harmônicos são correntes ou tensões senoidais de freqüências múltiplas (de inteiros) da
freqüência que o sistema é designado a operar. Os componentes harmônicos,
combinados com a tensão ou corrente fundamentais, produzem alterações na forma de
onda. A distorção harmônica existe devido a características não lineares de dispositivos
e cargas do sistema elétrico. A distorção de tensão resulta da queda de tensão provocada
pela passagem de corrente (injetada por uma carga não linear) pela impedância do
sistema (Figura 2).
É importante ressaltar que a distorção harmônica é um fenômeno que deve ser tratado
como sendo de regime permanente. A distorção de forma de onda, provocada pelos
componentes harmônicos, deve estar presente, continuamente, por pelo menos alguns
segundos [25].
Tensão
Distorcida
Queda de Tensão
+
Senóide
Pura
-
&RUUHQWHGH
&DUJD
)LJXUD±2IOX[RGHFRUUHQWHVKDUP{QLFRVDWUDYpVGDLPSHGkQFLDGRVLVWHPDSURPRYHDGLVWRUomR
GDWHQVmR
0RQLWRUL]DomRGD4XDOLGDGHGH(QHUJLD(OpWULFD
33
A monitorização5 da qualidade de energia elétrica vem sendo realizada já há algum
tempo, porém, usualmente, se utilizando de equipamentos de medição específicos para
cada fenômeno eletromagnético. Atualmente, os monitores de qualidade de energia
utilizados são equipamentos com capacidade para identificar informações de fenômenos
eletromagnéticos diversos, em diversas faixas de freqüências. Além disso, eles possuem
memória de dados, são dotados de dispositivos de transmissão de dados, programas de
tratamento de dados, entre outras características. A capacidade de transmissão de dados
entre estes equipamentos e um microcomputador, e deste com outros, viabiliza a
formação de uma rede de monitorização de qualidade da energia elétrica.
A monitorização da qualidade de energia pode ser executada objetivando diversos fins,
uma vez determinado o escopo de um projeto de monitorização. Em função de um
objetivo de monitorização, regiões ou zonas de um sistema elétrico (Figura 3), definidas
pela seleção dos locais de monitorização, podem ser devidamente monitorizadas, para
que se possa obter as informações necessárias ao gerenciamento da qualidade da energia
elétrica.
5
Monitorização - Ato ou efeito de monitorizar. Acompanhar e avaliar (dados fornecidos por aparelhagem
técnica).
34
Todo o
sistema de
distribuição
Um alimentador
individual
Um único
consumidor
Uma carga
específica
)LJXUD±=RQDVGHLQWHUHVVHQDPRQLWRUL]DomRGDTXDOLGDGHGDHQHUJLDHOpWULFD
(TXLSDPHQWRVPRQLWRUHVGH4XDOLGDGHGH(QHUJLD(OpWULFD
Monitores de distúrbios são instrumentos de monitorização de sistemas elétricos,
projetados para detectar e registrar dados de variações em grandezas dos sistemas
elétricos. Tipicamente, monitores de distúrbios de linha são instrumentos portáteis que
contêm um amplo e variado número de características, incluindo o número de canais de
monitorização, formatos de armazenagem e apresentação de dados entre outras.
Os tipos de monitores de distúrbios podem diferir em termos das faixas de freqüências6
para medições, de como os dados são coletados e como os dados são apresentados.
Algumas monitorizações de tensão e/ou corrente requerem baixas taxas de amostragem.
Um instrumento simples, que mede tensão umas poucas vezes por segundo, pode ser
útil à necessidade desta aplicação. Por outro lado, algumas aplicações requerem taxas de
amostragem mais altas. Este pode ser o caso de quando transitórios de alta freqüência
6
Em instrumentos que acumulam funções, é importante observar a capacidade e o tipo de processamento,
reconhecendo as limitações de um equipamento que esteja, por exemplo, monitorizando oito canais e
tendo que registrar variações entre 25 Hz (flutuações de tensão) e 5 MHz (transitórios oscilatórios de alta
freqüência).
35
são uma fonte potencial de problemas. Algumas aplicações requerem instrumentos mais
sofisticados, que possam detectar e coletar dados de variações do estado do sistema
elétrico, incluindo os afundamentos de tensão, saltos de tensão, transitórios, variações
de freqüência, ruído elétrico, distorção de forma de onda etc..
Fatores que determinam a técnica de medição não incluem simplesmente a precisão,
faixa dinâmica e a resposta em freqüência mas, também, como os dados devem ser
processados e apresentados. Como exemplo, se uma FFT - Transformada Rápida de
Fourier deve ser aplicada para capturar um evento, então o instrumento deve empregar a
técnica de amostragem digital. Os monitores de distúrbios de linha podem ser divididos
em quatro tipos básicos [29], classificados como:
indicadores de eventos;
monitores texto;
gravadores voltímetros/amperímetros de estado sólido;
monitores de mostrador gráfico.
,QGLFDGRUHVGHHYHQWRV
São os mais simples monitores de distúrbios de linha. Estes indicadores registram e
apresentam informações da ocorrência de variações nas grandezas do sistema elétrico.
Eles podem ser dedicados a um único tipo de variação ou, mais tipicamente, registrar
vários tipos de eventos. Os dados gerados por fenômenos eletromagnéticos podem ser
apresentados por indicadores luminosos, mostradores tipo gráfico de barras, alarmes
audíveis ou combinação destes três. Tipicamente, o tempo de ocorrência da variação
não é registrado por este tipo de dispositivo.
Indicadores de eventos coletam dados de variações nas grandezas do sistema elétrico
pela comparação do estado destas grandezas com um ou mais parâmetros limite, prédefinidos ou ajustados pelo usuário. Quando os limites são excedidos, um evento é
registrado. As comparações do estado das grandezas do sistema elétrico com os
36
parâmetros limite são confirmadas através de técnicas de circuitos analógicos e/ou
digitais. Quando uma variação é detectada, ela pode ser armazenada como uma
amplitude ou o número total de ocorrências que excederam os limites. Os dados são
apresentados como valores numéricos para a amplitude ou como uma contagem do total
de variações.
0RQLWRUHVWH[WR
Como os indicadores de eventos, estes dispositivos coletam e mostram variações nas
grandezas do sistema elétrico, mas incluem importantes diferenças. As variações são
apresentadas por uma descrição alfanumérica, registrada juntamente com a data/hora de
ocorrência. A saída deste tipo de monitor pode ser gravada em fita de papel, armazenada
em mídia eletrônica ou a combinação dos dois. Geralmente, monitores texto empregam
as mesmas técnicas de comparação com parâmetros limite usadas nos indicadores de
eventos. O estado das grandezas do sistema elétrico são comparados aos valores limite,
se um limite é ultrapassado, então o dado medido é armazenado no instrumento.
Circuitos eletrônicos usados para executar as comparações têm como base técnicas
analógicas e/ou digitais.
As técnicas de apresentação de dados que os monitores texto provêem oferecem a
possibilidade de análises futuras de dados coletados. Quando variações são detectadas
nas grandezas do sistema elétrico, uma mensagem alfanumérica descritiva é gerada para
representar as variações. A precisão dos dados coletados e apresentados é dependente
dos parâmetros e técnicas de medição. Outra característica deste instrumento é que a
data/hora de ocorrência da variação no sistema é registrada para ajudar em futura
redução e análise dos dados.
37
*UDYDGRUHVYROWtPHWURVDPSHUtPHWURV
O gravador voltímetro/amperímetro (RVM) clássico é o gravador gráfico a caneta e
tinta. Eles têm provido a medida básica de qualidade de energia em entradas de serviço
há décadas. Eles fornecem a informação básica de como é a situação de regime
permanente. O dispositivo deve ser calibrado para uma dada fonte de tensão a cada vez
que é usado.
Equipamentos RVM de estado sólido também são disponíveis. Eles são programados
via computador e gravam dados de regime permanente de forma digital, a uma taxa de
amostragem ou a uma taxa de cálculo da média, selecionada pelo usuário. Alguns
amostram para dois a quatro ciclos e calculam o valor médio. Outros amostram a cada 2
a 30 ciclos. Alguns tomam a média de amostras sobre segundos, minutos ou até horas,
estendendo sua capacidade de tempo de dados armazenados. A capacidade de
armazenagem é definida pela quantidade de memória disponível.
Em versões mais modernas deste tipo de equipamento é possível amostrar cada ciclo,
bem como registrar variações que saiam de determinados limites. Uma outra importante
característica destes equipamentos, desenvolvida pela necessidade de gerenciamento da
memória, é a possibilidade de opção por parar o registro de informações ou sobrescrevêlas quando a memória fica cheia.
0RQLWRUHVGHPRVWUDGRUJUiILFR
Estes instrumentos coletam e registram variações de grandezas no sistema elétrico em
formato gráfico acrescido de descrições alfanuméricas. Estas variações são registradas
pela data/hora de ocorrência juntamente com sua representação. Os dados obtidos
podem ser mostrados em um monitor do tipo CRT, impressos em fita de papel ou
armazenados em algum tipo de mídia eletrônica.
A coleta de dados obtidos pelos monitores de mostrador gráfico é baseada em técnicas
de amostragem fixa ou variável que quebram a forma de onda de tensão CA em séries
de pontos discretos que podem ser armazenados. Estes dados armazenados são, então,
38
recombinados para apresentar a representação da forma de onda original. A taxa de
amostragem dita o grau de detalhamento disponível para a construção da forma de onda
CA.
Valores de regime permanente são registrados a um intervalo pré-selecionado pelo
fabricante ou podem ser registrados quando um limiar de sensibilidade, definido pelo
usuário, é ultrapassado. Adicionalmente, dados são registrados quando distúrbios
excedem parâmetros pré-ajustados na máquina ou ajustados pelo usuário. Isto inclui
afundamentos, elevações, transitórios impulsivos, distorção de forma de onda e etc.
Limites para o disparo de registro de distúrbios no sistema elétrico são baseados em
controle de software. Algoritmos de comparação são instalados no sistema de software
do equipamento para permitir diversificação de ajustes de limiares, estabelecidos para a
coleta de dados.
Quando uma variação que exceda a um limiar estabelecido é detectada, os dados
digitalizados do distúrbio são armazenados. Estes dados são avaliados para a
caracterização dos parâmetros do distúrbio no sistema elétrico ou para prover uma
representação gráfica do distúrbio.
Estes monitores podem ser usados para adquirir grandes quantidades de dados e muitos
eventos sobre um período de tempo. A análise subsequente é difícil e consome tempo.
Um planejamento específico e uma atenciosa aplicação de limiares de ajuste são
necessários para o controle da coleção e análise de dados.
39
(TXLSDPHQWRXWLOL]DGRQDSDUWHSUiWLFDGHVWDGLVVHUWDomR
Para o desenvolvimento da parte prática desta Dissertação de Mestrado foi utilizado o
monitor de qualidade da energia elétrica 341RGH %0,%DVLF 0HDVXULQJ
,QVWUXPHQWV, classificado como sendo um monitor de mostrador gráfico. É um
equipamento para monitorização simultânea de tensões e correntes, com um total de
oito canais de medição. O equipamento executa a monitorização da qualidade da
energia, basicamente, pelo registro de transitórios, variações de tensão de curta duração,
valor eficaz de tensão e corrente de regime permanente e registros de ciclos de forma de
onda. Entre outros recursos, o PQNode 7100 possui uma memória de registro de dados
com bateria auxiliar e um MODEM7 para transmissão destes registros e alterações nos
parâmetros de configuração do equipamento.
$MXVWHGRVHTXLSDPHQWRVPRQLWRUHV
Equipamentos monitores de qualidade de energia elétrica são projetados para registrar
informações sobre o ambiente elétrico a que estão conectados. Estas informações podem
ser divididas em informações de regime permanente e de eventuais variações nas
grandezas do sistema elétrico.
No caso das informações de regime permanente, os equipamentos devem ser ajustados
no sentido de se controlar a taxa de registro de dados. Existem limitações quanto à
capacidade de armazenagem e transferência de informações de um equipamento, o que
promove a necessidade de sua redução através destes ajustes.
As informações decorrentes de eventuais variações nas grandezas do sistema elétrico
são o ponto crítico no ajuste de equipamentos de monitorização. Estas variações são
condições anormais que incidem sobre o sistema elétrico. Assim é necessário que se
defina a faixa de condições de operação do sistema elétrico considerada normal. Os
7
Modulador/Demodualdor, dispositivo que permite ao equipamento transmitir informações através da
linha telefônica.
40
ajustes dos limiares, que deflagram o registro de distúrbios pelos equipamentos
monitores, definem que o equipamento monitor ignore os distúrbios que não atingem
estes limiares e somente registre aqueles distúrbios que excedam tais limiares. Logo
estes ajustes podem ser muito rigorosos, fazendo com que seja registrada informação
excessiva, ou pouco rigorosos perfazendo a escassez de informações.
O objetivo de monitorização e consequentemente o tempo de monitorização de um
determinado local são fatores incisivos na definição destes ajustes. A capacidade da
mídia de armazenamento de dados do equipamento monitor também deve determinar,
de forma limitadora, o ajuste dos monitores.
Se o objetivo da monitorização é a investigação de ocorrência de problemas em
equipamentos sensíveis, o ideal é ajustá-los em função dos limites de suportabilidade
dos equipamentos. Isto pode ser dificultado devido à carência de informações
detalhadas sobre a suportabilidade de equipamentos sensíveis. Os fabricantes de
computadores, por exemplo, apresentam uma tabela com faixas de limites de
suportabilidade, para os diversos fenômenos eletromagnéticos que afetam a qualidade
de energia elétrica, para os quais garantem a operação de seu equipamento [30]. No
entanto, essas propriedades variam com os tipos de computadores, capacidade de
processamento e com a tecnologia disponível quando essas máquinas foram projetadas.
Os limites mudam para cada equipamento, de acordo com o seu projeto.
Quando o objetivo de monitorização é a obtenção de uma medida geral da qualidade de
energia de um determinado local, um procedimento razoável é ajustar iterativamente o
equipamento. A partir de um ajuste rigoroso, examina-se os dados coletados e efetua-se
novo ajuste. Por um ajuste rigoroso entende-se um ajuste de limiares próximo às
condições de regime de operação do sistema elétrico, assim qualquer desvio dentre as
medidas que estão sendo avaliadas é registrado.
De um modo geral, o ajuste dos equipamentos monitores reflete a experiência na
monitorização de qualidade de energia elétrica. Sistemas elétricos que atendem a
diferentes processos têm diferentes características e sensibilidades. Um grande número
41
de variáveis envolvidas (níveis de tensão, níveis de curto circuito, razão de
carregamento, tipo de carregamento etc.) dificulta uma definição prévia de ajustes.
A referência [29] apresenta uma proposta de valores de limiares para cargas de 120 V
de nível médio de susceptibilidade (nem muito sensíveis, nem muito tolerantes). Os
percentuais de variação sugeridos nessa tabela podem ser utilizados, como um ponto de
partida, no ajuste de limiares para cargas de nível de tensão semelhante.
/RFDLVGHPRQLWRUL]DomR
Um local de monitorização é definido pelo ponto de monitorização, ou seja, pelo local
onde o equipamento monitor está instalado. Geralmente, este ponto de monitorização é
o ponto de acoplamento comum – PAC 8 ou um ponto de acoplamento interno – PAI 9.
As características de alguns fenômenos eletromagnéticos que afetam a qualidade de
energia elétrica dependem, dentre outros fatores, da proximidade do equipamento
monitor da fonte do distúrbio. Um transitório, por exemplo, dissipa sua energia ao longo
das impedâncias do sistema, tendo diferentes características (tempo de subida,
amplitude, freqüência de oscilação) em diferentes pontos do sistema.
A localização para instalação de um monitor de qualidade de energia elétrica é
basicamente definida pelo objetivo da pesquisa. Se o objetivo é a verificação de um
problema de desempenho de um equipamento, o monitor deve ser instalado mais
próximo da carga. Se a alimentação do equipamento afetado tem algum
condicionamento ou filtro, o monitor deve ser instalado, inicialmente, entre o
equipamento afetado e o equipamento condicionador e, posteriormente, na alimentação
do equipamento condicionador ou filtro. Este procedimento verificaria se a energia de
suprimento se encontra dentro das especificações operacionais tanto do equipamento
condicionador quanto de equipamento afetado.
8
PAC – Ponto de Acoplamento Comum, é o ponto de interface entre a concessionária e o consumidor.
PAI – Ponto de Acoplamento Interno, dentro de uma planta industrial, por exemplo, pode ser o ponto
entre uma carga não linear e as outras cargas.
9
42
Em monitorizações em que é necessário o estabelecimento de vários locais de
monitorização, existe a possibilidade de conjugação de equipamentos mais simples com
equipamentos mais elaborados, de forma a promover uma economia no uso de
equipamentos. Em uma monitorização como esta, de pontos distribuídos, cada local
pode visar o acompanhamento de um fenômeno eletromagnético distinto, o que pode ser
determinado por uma escolha criteriosa e, sendo assim, os equipamentos poderiam ser
utilizados em toda sua potencialidade.
2EMHWLYRVGHPRQLWRUL]DomR
A análise da informação sobre a qualidade de energia elétrica deve ser feita em
relatórios que possam corresponder aos dados coletados através de equipamentos de
medição, apropriados para este fim específico. Os objetivos da análise são fundamentais
na determinação do modo como se faz a aquisição das informações, bem como na
definição da forma mais apropriada para os relatórios que permitirão o gerenciamento
da questão. Pode-se citar alguns dos objetivos básicos que motivam uma pesquisa de
qualidade de energia elétrica:
Observância de valores contratuais de qualidade de energia elétrica;
Obtenção de informações estatísticas para fins diversos;
Monitorização do sistema elétrico, objetivando a garantia da qualidade de energia
elétrica e o diagnóstico de falhas;
Monitorização de sistemas elétricos industriais, objetivando a garantia de operação
de equipamentos dentro de limites especificados pelos seus fabricantes.
Com base nestes objetivos pode-se adotar diferentes metodologias de redução ou
filtragem de dados e criar relatórios específicos que podem auxiliar no cumprimento de
seu propósito. O conhecimento do que se faz necessário para que se possa criar tais
relatórios leva a objetivos mais específicos.
Os objetivos específicos podem ir, por exemplo, desde a verificação de regulação de
tensão em regime permanente de uma entrada de serviço até a análise do fluxo de
harmônicos dentro de uma rede de distribuição.
43
O procedimento para a definição dos objetivos específicos da monitorização difere para
cada tipo de estudo. Para monitorização visando ao diagnóstico para resolver problemas
de falhas em equipamentos sensíveis, o objetivo pode ser a obtenção de registro de
distúrbios fora da tolerância. Para a monitorização objetivando a avaliação ou
prognóstico do comportamento de um sistema elétrico, deve-se obter uma coleção de
vários parâmetros de corrente e de tensão para caracterizar o nível de qualidade de
energia elétrica existente. Pode-se destacar como objetivos específicos, entre muitos:
Caracterização de um fenômeno eletromagnético específico em um local particular
de um circuito elétrico;
Diagnosticar incompatibilidades entre a fonte e a carga de um sistema elétrico;
Avaliar o ambiente elétrico num local particular para aperfeiçoar técnicas de
modelagem de sistemas e seus componentes.
A partir da definição dos objetivos de monitorização deve-se adequar a metodologia de
monitorização a ser utilizada. Os objetivos da monitorização determinam:
Escolha do equipamento de monitorização;
Determinação dos locais de monitorização;
Método de coleta (aquisição) de dados;
Os limiares de disparo necessários para o registro de distúrbios;
Técnica de análise de dados empregada;
O nível global de esforço requerido para o projeto.
44
3HVTXLVDVGHFDPSR
Anteriormente à implementação de uma monitorização da qualidade da energia elétrica,
é necessário que se conheça bem o sistema elétrico, as práticas de aterramento e
cabeamento, os equipamentos sensíveis e as condições de operação do sistema. Neste
sentido, deve-se fazer uma pesquisa inicial, a fim de levantar o máximo possível de
informações sobre o local a ser monitorizado. Neste estágio, é importante saber
responder a algumas perguntas [25], como:

A natureza dos problemas experimentados (perda de dados, desligamentos por
atuação indevida da proteção, falhas em componentes, mal funcionamento de

sistemas de controle etc.);
Características dos equipamentos sensíveis que vêm sofrendo os problemas;
Quando os problemas ocorrem;
Relação de coincidência da ocorrência de problemas com operações conhecidas
(chaveamento de capacitores etc.);

Possíveis fontes de geração de distúrbios que afetam a qualidade de energia elétrica
(partida de motores, chaveamento de capacitores, operação de equipamentos de

eletrônica de potência, dispositivos a arco etc.);
Existência de equipamentos de condicionamento de energia elétrica;
Dados do sistema elétrico (diagramas unifilares, potência e impedância de
transformadores, informações da carga, capacitores, aterramento, cabos etc.).
3HUtRGRGHPRQLWRUL]DomR
O objetivo da monitorização é o fator determinante para definição do tempo necessário
para a correta caracterização do ambiente elétrico em relação à qualidade de energia
elétrica.
O registro de distúrbios eletromagnéticos por equipamentos de monitorização depende
do ajuste de limiares nestes estabelecidos. Contudo, estas ocorrências podem estar
45
associadas a determinados padrões que podem ser classificados, para análises
estatísticas, como segue [32]:

Dependência da hora do dia, dia da semana, ou mês do ano;
Dependência sazonal;
Aleatória;
Dependência de operações no sistema elétrico (manobras no sistema da
concessionária, chaveamentos e variações de carga nos consumidores);

Dependência do projeto elétrico (aterramento deficiente ou mudanças na
configuração do sistema de distribuição).
Uma monitorização que visa, por exemplo, caracterizar a ocorrência de afundamentos
de tensão que sejam provenientes da ocorrência de faltas no sistema da concessionária
deve ter um longo período de duração, dada a pequena probabilidade de ocorrência, o
que implica no aumento do tempo necessário para sua caracterização estatística.
Problemas localizados, dentro do limite de indústrias, como por exemplo, o de
chaveamento de capacitores ou distorções harmônicos, podem ser caracterizados em um
menor intervalo de tempo.
3DUkPHWURVGHUHIHUrQFLDSDUDDQiOLVHGDTXDOLGDGHGHHQHUJLDHOpWULFD
A análise da informação da qualidade de energia elétrica, monitorada durante um
determinado período de tempo, deve ser feita por comparações, seja com valores
normalizados, valores contratuais, ou mesmo com informações auferidas em outras
monitorizações.
Entidades internacionais como o IEEE, ANSI e IEC estão envolvidas na emissão de
normas aplicáveis à qualidade de energia elétrica, produzindo documentos que são
mundialmente utilizados como referência [23]. Atualmente, são escassas as normas
brasileiras aplicáveis aos critérios e limites passíveis de serem utilizados como
46
parâmetros de referência de qualidade de energia elétrica, sendo mais voltadas à questão
da confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. No entanto, recentemente, o
Grupo Coordenador da Operação Interligada – GCOI emitiu documentos com critérios,
limites e metodologias para a avaliação da ligação de grandes cargas produtoras de
distorções [33,34].
9DULDo}HVGHWHQVmR
Todo equipamento possui um certo nível de suportabilidade às solicitações de tensão,
podendo-se obter, via testes, suas “curvas de suportabilidade”. Em alguns casos isto é
definido por norma, muitas vezes incorporando a experiência de fabricantes. Por
exemplo, os fabricantes de computadores, a fim de especificar faixas de operação de
seus equipamentos, em que estes não apresentassem erros de funcionamento ou danos
provocados por variações transitórias de tensão10, criaram um envelope de tolerância de
tensão (Figura 4) conhecido como curva CBEMA - Computer Business Equipment
Manufacturers Association [30]. O uso desta curva tornou-se clássico, sendo
extrapolado para representar a faixa de tolerância de equipamentos microprocessados
em geral. A sua utilização como parâmetro comparativo é feita pela superposição de
pontos, referentes à amplitude e duração de variações de tensão verificadas, sobre o
plano da curva [36,37]. O exame deste conjunto de pontos, sua localização e
concentração, auxilia no diagnóstico de problemas de qualidade de energia elétrica. A
região compreendida entre as duas curvas é a região aceitável de trabalho. Pontos
localizados acima do limite estabelecido pela curva superior podem provocar danos em
equipamentos. Pontos localizados abaixo da curva inferior podem resultar em falhas ou
disfunções no equipamento.
Uma nova versão desta curva foi proposta, mais recentemente, com o objetivo de
melhor traduzir a realidade das especificações dos equipamentos eletrônicos
microprocessados. A curva ITIC - Information Technology Industry Council (Figura 5)
10
Estas tolerâncias a variações não incluem os transitórios, de duração típica mais curta (microssegundos)
e amplitudes maiores (500%), fazendo parte de testes de susceptibilidade a ruídos e compatibilidade
eletromagnética – EMC.
47
possui algumas modificações de faixa de amplitude das variações transitórias de tensão
em relação à sua predecessora. Outras curvas ou envelopes de tensão, destinadas a
determinar os níveis de susceptibilidade de equipamentos específicos como
controladores lógicos programáveis (CLP), contatores, dispositivos de iluminação, e
acionadores a velocidade variável (AVV) têm sido propostas [26,01,02].
& X UY D & % ( 0 $ 1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.1
1
10
^#_`acbKdcegf hicjk_lnmenho
100
yz
x
u
wx
wx
0.4
stu r
0.0
0.01
{|
0.6
0.2
0.001
~v
}r
v
pq
1000
)LJXUD±&XUYD&%(0$±&RPSXWHU%XVLQHVV(TXLSPHQW0DQXIDFWXUHUV$VVRFLDWLRQ
Como referência de comparação, para as variações de tensão de regime permanente são
estabelecidas faixas de tensão dentro das quais a tensão de regime é aceitável. No
Brasil, a faixa estabelecida, para tensão de transmissão, subtransmissão ou primária de
distribuição, é de +5% a -7,5% da tensão de fornecimento.
48
& X UY D ,7 ,& 2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.0 01
0.01
0.1
1
10
#cKc cknnS
100

1000
)LJXUD±&XUYD,7,&,QIRUPDWLRQ7HFKQRORJ\,QGXVWU\&RXQFLO
49
+DUP{QLFRV
Os parâmetros de referência aplicáveis à análise de harmônicos devem ser obtidos de
normas ou recomendações, elaboradas para limitar o problema de fluxo de harmônicos
no sistema de distribuição e minimizar as conseqüências que dele advêm.
Entidades internacionais, como o IEC e o IEEE, e nacionais, como o GCOI,
estabelecem critérios para controle de distorções harmônicos no sistema elétrico de
potência. Neste item são apresentados, como exemplo, os critérios estabelecidos pelo
IEEE.
O IEEE, por intermédio da norma Std 519-1992 [38], fornece uma série de valores
limite para controle de harmônicos, tanto para consumidores individuais quanto para as
concessionárias, no sentido de beneficiar ambas as partes. A recomendação tem por
objetivo reduzir os efeitos dos harmônicos em qualquer ponto do sistema elétrico pelo
estabelecimento de índices aplicáveis no ponto de acoplamento comum (PAC).
Para os consumidores individuais são apresentados índices limite de correntes
harmônicos (Tabela 3) que, na ausência de ressonância paralela em qualquer das
freqüências harmônicos injetadas, limitam a máxima tensão harmônica, em uma
freqüência individual, a 3% da fundamental e a distorção harmônica total a 5%. Os
limites são diferentes para diferentes níveis de tensão. A tabela 3 mostra os limites de
distorção de corrente para sistemas de distribuição com tensões entre 120V e 69kV. Os
componentes harmônicos de corrente devem ser calculados tendo por base a corrente
fundamental de carga, obtida como sendo o valor médio das demandas máximas
registradas (por períodos de 15 a 30 minutos) ao longo de um período de 12 meses, para
a pior condição normal de operação da carga. Considera-se condição normal de
operação, qualquer situação em que o sistema opere por um período superior a uma
hora. Os percentuais aplicáveis aos componentes harmônicos também devem ter a
mesma base de referência.
50
Para os sistemas das concessionárias, os índices aplicáveis são os de distorção de tensão
nos barramentos (Tabela 4). Os limites desta tabela devem ser considerados valores de
projeto de sistemas elétricos como sendo o pior caso para operação normal (condição de
regime por pelo menos 1 hora). Para períodos mais curtos, partida de cargas e condições
não usuais, os limites podem ser excedidos em 50%.
7DEHOD±/LPLWHVGHGLVWRUomRGHFRUUHQWHSDUDVLVWHPDVGHGLVWULEXLomRHPJHUDO
GH9DN9,(((6WG
0i[LPDGLVWRUomRGHFRUUHQWHHPSHUFHQWXDOGH, 2UGHPGDV+DUP{QLFRVLQGLYLGXDLVtPSDUHV
, , K
K K K K
''7
>20*
4,0
2,0
1,5
0,6
0,3
5,0
20<50
7,0
3,5
2,5
1,0
0,5
8,0
50<100
10,0
4,5
4,0
1,5
0,7
12,0
100<1000
12,0
5,5
5,0
2,0
1,0
15,0
>1000
15,0
7,0
6,0
2,5
1,4
20,0
Harmônicos pares são limitadas em 25% dos limites acima
Não são permitidas distorções de corrente que resultem em uma tensão CC (retificadores de
meia onda).
*Todo gerador de energia elétrica é limitado a estes valores de distorção de corrente,
indiferente à relação ISC/IL real.
ISC =máxima corrente de curto circuito no ponto de acoplamento comum -PAC
IL =máxima corrente de carga demandada (componente de freqüência fundamental) no ponto
de acoplamento comum – PAC.
Sendo a Distorção de Demanda Total:
¡
''7 =
,¢
Ê
¢£
, 2
2
.100% (4)
1
onde:
Ih = Valor eficaz do componente harmônico de corrente de ordem h;
IL1 = Valor do componente fundamental da corrente de demanda máxima;
h = componente ou ordem harmônica.
51
7DEHOD±/LPLWHVGHGLVWRUomRGHWHQVmRSDUDVLVWHPDVGDFRQFHVVLRQiULD,(((6WG
/LPLWHVGHGLVWRUomRGHWHQVmR
7HQVmRGDEDUUDQR3$&
'LVWRUomR,QGLYLGXDOGHWHQVmR
V < 69 kV
3,0
69 kV < V < 161 kV
1,5
V > 161 kV
1,0
'+7
5,0
2,5
1,5
Sendo a Distorção Harmônica de Tensão:
¤
'+7 =
9¥
Ê
¥¦
2
2
91
.100%
onde:
Vh = Valor eficaz do componente harmônico de tensão de ordem h;
V1 = Valor eficaz do componente fundamental de tensão;
h = componente ou ordem harmônico.
7UDQVLWyULRV
Os parâmetros de referência aplicáveis a transitórios são dados, por exemplo, como na
recomendação IEEE C62.41- 1991 [39], que trata de transitórios em sistemas elétricos
de baixa tensão.
Esta recomendação classifica um sistema elétrico pelo seu nível de exposição à
ocorrência de transitórios induzidos. Os níveis de exposição, baixo, médio e alto, são
definidos em função do valor de pico e do número de ocorrências/ano dos transitórios.
Uma outra classificação é feita com o objetivo de identificar categorias de localização
de um circuito, sendo definidas, então, três categorias. Basicamente, a categoria A
representa a parte do circuito próxima aos equipamentos, a categoria B representa a
parte do circuito entre a categoria A e o ponto de entrega de energia elétrica e a
categoria C representa a parte do circuito externa ao ponto de entrega de energia
elétrica.
52
Com base nestas duas classificações e no tipo de transitório, são propostos limites de
tensões e correntes de pico (Tabelas 5 e 6), utilizados para a seleção adequada dos
parâmetros de projeto e testes. Estes limites podem, também, ser utilizadas como
parâmetros de referência para a comparação da ocorrência de transitórios.
7DEHOD±9DORUHVGHSLFRSDGUmRGHWUDQVLWyULRVSDUDGHWHUPLQDomRGHSDUkPHWURVGHSURMHWRRX
WHVWH&DWHJRULDVGHORFDOL]DomR$H%,(((&
7UDQVLWyULRVVN+]
([SHFWDWLYDGHWHQV}HVHFRUUHQWHVSDUDDVFDWHJRULDV$H%
%DL[DPpGLDHDOWDH[SRVLo}HV
0RQRIiVLFR)1)7H>)1@7
3ROLIiVLFR)))7H>)DVHV@7
&DWHJRULDGH ([SRVLomRGR 7HQVmRGH3LFR &RUUHQWHGH
,PSHGkQFLD
/RFDOL]DomR
6LVWHPD
N9
3LFRN$
HIHWLYDW
A1
Baixa
2
0,07
30
A2
Média
4
0,13
30
A3
Alta
6
0,2
30
B1
Baixa
2
0,17
12
B2
Média
4
0,33
12
B3
Alta
6
0,5
12
Não é feita uma previsão para este tipo de transitório na categoria C.
Ver IEEE C62.41, item 7.7, para definição e discussão das categorias de localização.
Ver IEEE C62.41, item 7.3.3, para definição e discussão das categorias de exposição
do sistema.
Os três valores apontados para cada categoria de localização, para os três níveis de
exposição do sistema, foram concebidos por consenso para prover uniformidade nos
parâmetros de teste. Outros níveis devem ser negociados entre as partes envolvidas.
A impedância efetiva da fonte do transitório é definida como sendo a razão da tensão
de pico para a corrente de pico. Ela tem a dimensão de uma resistência mas não é uma
resistência pura.
53
7DEHOD±9DORUHVGHSLFRSDGUmRGHWUDQVLWyULRVSDUDGHWHUPLQDomRGHSDUkPHWURVGHSURMHWRRX
WHVWH&DWHJRULDVGHORFDOL]DomR%H&,(((&
7UDQVLWyULRVV±V
([SHFWDWLYDGHWHQV}HVHFRUUHQWHVSDUDDVFDWHJRULDV%H&
%DL[DPpGLDHDOWDH[SRVLo}HV
0RQRIiVLFR)1)1)7H>)1@7
3ROLIiVLFR)))7H>)DVHV@7
&DWHJRULDGH ([SRVLomRGR 7HQVmRGH3LFR &RUUHQWHGH
,PSHGkQFLD
/RFDOL]DomR
6LVWHPD
N9
3LFRN$
HIHWLYDW
B1
Baixa
2
1
2
B2
Média
4
2
2
B3
Alta
6
3
2
C1
Baixa
6
3
2
C2
Média
10
5
2
C3
Alta
20
10
2
Não é feita uma previsão para este tipo de transitório na categoria A.
Ver IEEE C62.41, item 7.7, para definição e discussão das categorias de localização.
Ver IEEE C62.41, item 7.3.3, para definição e discussão das categorias de exposição
do sistema.
Os três valores apontados para cada categoria de localização, para os três níveis de
exposição do sistema, foram concebidos por consenso para prover uniformidade nos
parâmetros de teste. Outros níveis devem ser negociados entre as partes envolvidas.
A impedância efetiva da fonte do transitório é definida como sendo a razão da tensão
de pico para a corrente de pico. Ela tem a dimensão de uma resistência mas não é uma
resistência pura.
54
&DUDFWHUL]DomRHPHGLomRGRVGLVW~UELRVHOHWURPDJQpWLFRV
Muito embora os distúrbios eletromagnéticos que ocorrem em um sistema elétrico
sejam conhecidos e examinados há muito tempo, sua caracterização para efeito de
registro e comparações dos distúrbios com valores normalizados é ainda um ponto de
discussão entre a comunidade estudiosa da qualidade de energia elétrica11. Os
fabricantes de equipamentos de medição propõe metodologias e algoritmos de cálculo
para alguns fenômenos. Para outros há um certo consenso, mas de um modo geral,
existe a deficiência de normalização para esta caracterização, ou mesmo a etapa prévia,
a medição dos fenômenos de qualidade de energia elétrica.
Este trabalho baseia-se na utilização de equipamentos digitais de medição ou
monitorização. Neste tipo de equipamento, valores referentes à medição são,
geralmente, registrados por amostras ou valores discretos no domínio do tempo e no
domínio da freqüência.
&DUDFWHUL]DomRJHUDOGRVIHQ{PHQRVGHTXDOLGDGHGHHQHUJLD
A caracterização dos fenômenos eletromagnéticos é feita através de atributos adequados
às características de cada tipo de fenômeno. O IEC propõe uma relação geral de
atributos para a classificação dos fenômenos de qualidade de energia elétrica conforme
seu regime de ocorrência [29] (Tabela 7).
A obtenção destes atributos se dá através de medições com equipamentos apropriados.
Embora exista uma associação entre qualidade de energia elétrica e qualidade de tensão,
faz-se necessária a medição de corrente e tensão. Mais especificamente, faz-se
necessária, freqüentemente, a medição de tensões trifásicas, tensão de neutro para terra
11
A normalização relativa à qualidade de energia elétrica sugerida pelo IEEE tem como recomendações
em desenvolvimento, até a data presente, a caracterização de eventos (documento indicado por 1159-2 –
Recommended Practice for the Characterization of a Power Quality Event) e a formulação de um formato
de transferência de dados de qualidade de energia elétrica (documento indicado por 1159-3 – Power
Quality Data Interchange).
55
e correntes trifásicas. A monitorização simultânea de tensões e correntes permite a
identificação da fonte de distúrbios, do lado da carga ou do lado da linha, em relação ao
ponto de monitorização [18]. A partir dos dados obtidos destas medições, torna-se
possível trabalhá-los para que a caracterização dos fenômenos e a decorrente
caracterização do ambiente elétrico medido sejam efetuadas.
Alguns algoritmos básicos são utilizados no tratamento dos dados auferidos da medição
ou monitorizados. A transformação de valores instantâneos em valores eficazes ou o uso
da DFT - Transformada Discreta de Fourier (versão da transformada de Fourier
utilizada sobre dados amostrados ou discretos), por exemplo, são técnicas cuja aplicação
é fundamental na caracterização dos distúrbios de qualidade de energia elétrica.
7DEHOD$WULEXWRVGHFODVVLILFDomRJHUDOGRVIHQ{PHQRVGHTXDOLGDGHGHHQHUJLDVHJXQGR,(&
$WULEXWRVSDUDIHQ{PHQRVHP
UHJLPHSHUPDQHQWH
Amplitude
Freqüência
Espectro
Modulação
Impedância da fonte
Profundidade do Corte
Área do Corte
$WULEXWRVSDUDIHQ{PHQRV
HPUHJLPHWUDQVLWyULR
Taxa de decaimento
Amplitude
Duração
Espectro
Freqüência
Taxa de ocorrência
Energia potencial
Impedância da fonte
A possibilidade de caracterização dos fenômenos eletromagnéticos avaliados em uma
monitorização de qualidade de energia elétrica é limitada por aspectos de projeto de
equipamentos de medição/monitorização como de amostragem e digitalização, taxa de
transmissão de dados, capacidade de armazenamento etc..
56
$PRVWUDJHPGHGDGRVHLGHQWLILFDomRGHYDULDo}HV
Um sinal, seja ele representativo de uma tensão ou de uma corrente, pode ser amostrado
para fins de registro de seus valores ou para que sejam efetuados cálculos sobre os
mesmos (Figura 6). A amostragem sobre valores contínuos provoca erros inerentes à
técnica de amostragem. De acordo com o teorema da amostragem12, pode-se dizer que, a
freqüência de amostragem deve ser de pelo menos o dobro da maior freqüência de
interesse contida no sinal original para a correta transferência de informação sobre o
sistema amostrado [40].
Em uma medição no domínio do tempo, é comum limitar a duração de tempo sobre a
qual o sinal é observado em uma janela de medição13. O uso desta janela de medição
promove a divisão de sinais de natureza não estacionária em pequenos segmentos de
natureza quase estacionária. Além do mais, na análise digital de formas de onda, um
número finito de amostras do sinal é registrado para que estas amostras sejam
processadas [40].
Em equipamentos digitais, específicos para a análise de harmônicos, utilizam-se duas
técnicas básicas de medição. A primeira é pelo uso de um filtro digital, assim pode-se
selecionar uma faixa de freqüência ou a largura de banda afim de se otimizar a
aquisição de harmônicos de pequena amplitude em relação à fundamental. A outra
técnica é a FFT - Transformada Rápida de Fourier, um método de análise espectral em
tempo real [38].
Para o registro de variações nos parâmetros de regime permanente, os sinais
monitorizados, ou suas janelas de medição, têm sua média apurada14. No caso dos
harmônicos, uma outra forma de medição é através de registros de um (ou mais) ciclo(s)
de forma de onda15. Se a distorção harmônica varia com o tempo, a técnica de apuração
Do inglês 6DPSOLQJ7KHRUHP
Intervalo de tempo ou um dado número de amostras, sobre o qual são efetuados cálculos. Estes
cálculos admitem que a forma de onda é periódica, cujo período é igual à largura da janela.
14
Este procedimento é conhecido como DYHUDJLQJ.
15
Do inglês :DYHIRUP6QDSVKRWV. Registro de um ou mais ciclos de forma de onda, de tensão ou corrente,
em valores instantâneos.
12
13
57
de média de resultados pode ocasionar na perda de informações16. Pelo conhecimento do
ciclo de carga, ou mais especificamente da carga perturbadora, a utilização de registros
de forma de onda periódicos pode melhor identificar a severidade das distorções
harmônicos. Entretanto, a definição dos componentes harmônicos deve ser baseada na
periodicidade destes registros.
Para a detecção de variações ocasionais são usados limiares de variações. A distorção de
uma forma de onda, por exemplo, pode ser detectada pela violação de um limite
proporcionado por um envelope de tensão (figura 6). Limiares de valor eficaz são
utilizados para variações de tensão de curta e longa duração.
Transitórios são detectados, em sua amplitude, por circuitos detectores de pico17 [41], e,
também são registrados quando atingem os limiares definidos.
)LJXUD$PRVWUDJHPGHXPDIRUPDGHRQGDYDORUHVLQVWDQWkQHRVSHULyGLFRVVmRUHJLVWUDGRV
8PHQYHORSHGHWHQVmRiUHDHQWUHDVFXUYDVSRQWLOKDGDVpXWLOL]DGRFRPRJDWLOKRSDUDUHJLVWURGH
GHIRUPDomRGHIRUPDGHRQGD
O efeito denominado 6PRRWKLJRXW promove a atenuação em determinadas freqüências dada a natureza
não totalmente estacionária do sinal.
17
Do inglês 3HDN GHWHFWRU. Circuito eletrônico utilizado em instrumentos digitais capaz de detectar o
valor de um pico de tensão.
16
58
&DUDFWHUL]DomRGRVIHQ{PHQRVFRQVLGHUDGRV
A caracterização dos distúrbios eletromagnéticos que afetam a qualidade de energia
elétrica é feita a partir de medições de corrente e tensão. Embora os equipamentos de
medição já executem um pré tratamento dos sinais medidos, é necessária a
determinação de outras medidas de qualidade de energia elétrica. A caracterização dos
fenômenos eletromagnéticos é, em especial, importante para que se possa reduzir a
grande quantidade de informação proveniente da monitorização de um sistema elétrico.
9DULDo}HVGHWHQVmR
A caracterização das variações de tensão de curta e longa durações é feita, basicamente,
sobre o valor médio quadrático, ou valor eficaz. Para a conversão computacional de
valores instantâneos em valor eficaz (1), é utilizado o conceito de janela de medição.
Como o cálculo de um valor eficaz envolve um conjunto de N valores instantâneos, o
tamanho deste conjunto tem um efeito estatístico18 sobre o valor calculado.
Este cálculo normalmente tem como base uma janela de 1 ciclo19, muito embora os
distúrbios de tensão sejam classificados a partir de ½ ciclo de duração e a utilização de
bases diferentes possam provocar erros significativos (Figura 8). Se for imaginada a
janela de medição deslocando-se a cada amostra, como em uma fila, uma nova amostra
é acrescida à base de cálculo e outra é desprezada. A cada deslocamento da janela de
medição o cálculo do valor eficaz é realizado. Após o processamento de um conjunto de
N valores instantâneos amostrados, o número de valores médios quadráticos calculados
pode chegar a N, se a janela se deslocar de 1 em 1 amostra.
18
O efeito da aplicação de uma função sobre um conjunto de valores discretos é conhecido pela
expressão, em inglês, :LQGRZLQJ.
19
Esta é a base de cálculo de valor eficaz adotada pela maioria de equipamentos de medição.
59
§
9©ª =
9¨
Ê
¨«
1
1
2
(1)
onde:
VEF = valor eficaz da grandeza amostrada em uma janela de medição;
Vi = valor instantâneo da grandeza amostrada;
N = numero de amostras para uma janela de medição;
Para efeito de registro de valor eficaz em regime permanente, a forma de registro
adotada pelo equipamento utilizado na parte prática desta dissertação é o
armazenamento dos valores mínimo, médio e máximo de valor eficaz a cada K ciclos.
Desta forma, pode-se manter o propósito de se ter informação ininterrupta, porém com
menores requisitos de armazenagem de dados. A escolha de K implica na definição do
conjunto de dados amostrados, ou seja, quanto menor K, mais resoluto é o conjunto de
dados, porém maior a quantidade de informação a se registrar. Sendo assim, faz-se
necessário determinar a ótima relação entre quantidade e qualidade de informação.
Quando se trata de variações de tensão ocasionais adota-se uma metodologia de
caracterização de tais eventos. Para exemplificação da forma de caracterização de um
evento de variação de tensão, pode-se imaginar um afundamento de tensão idealizado,
ocorrendo em fase, com a duração de 3 ciclos e a amplitude de 50% (Figura 7). A
caracterização do distúrbio é feita, no entanto, a partir da informação de valor eficaz.
60
¬¯®±°4²K³´¶µ°>· ¸¹²Kµº· µ°>»¼½¸¿¾ ²Kµ±³À ¾ ÁS³½²±¸
Â³À ¸½ÃnÄ °S»· ³°S· Ån°>µÆ¸
1.5
à
Ý Þß
Õ
ÛÚ ØÜ
Ú ÓØ
× ØÙ
ÔÒ ÕÖÓ
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
0.00
0.02
0.03
0.05
0.07
0.08
0.10
0.12
0.13
ÇÈ>ÉËÊÌÎÍ ÏSÈÐÑ
)LJXUD&RQVWUXomRFRPSXWDFLRQDOGHXPDIXQGDPHQWRGHWHQVmRLGHDOL]DGRSDUDGH
DPSOLWXGHHFLFORVGHGXUDomRVREUHYDORUHVLQVWDQWkQHRV
Os principais atributos de caracterização de uma variação de tensão de curta ou longa
duração são data/hora de ocorrência, duração e amplitude do evento. A determinação
destes atributos vai ao encontro da tecnologia ou características de projeto de
equipamentos de medição/monitorização disponíveis. Para o caso do equipamento de
monitorização utilizado na parte prática desta dissertação, a metodologia de
identificação de uma variação de tensão é feita pela determinação de um valor limiar e
um valor de histerese (Figura 8). O valor eficaz é constantemente monitorizado. Quando
um valor inferior a um valor atribuído como sendo um limiar de tensão é atingido, é
iniciado o registro de valor eficaz correspondentes ao afundamento de tensão. Este
registro é feito por valores mínimos, médios e máximos a cada N ciclos durante o
distúrbio. Para que se considere o distúrbio como encerrado, a tensão deve ser
restaurada a um valor ligeiramente superior ao limiar de tensão inferior, chamado
histerese. Ainda como uma forma de proteção contra o disparo de registro indevido, são
determinados um tempo mínimo para disparo do registro e um tempo mínimo para
encerramento do registro do afundamento.
61
áãâ1äcåæcçnèêéåëìgæcéíëéånîïìñð æcé½çò ð óKçnæcì
ô7çò ìöõké½â1ð ÷Æç½ó
1.2
1.0
0.8
0.6
Duração
0.4
0.2
0.0
0.00
Histerese
Limiar Inferior de
tensão
0.02
0.04
0.06
0.08
ø4ùú:ûü7ý þùÿ
0.10
0.12
0.14
Valor eficaz - base de 1/2 ciclo
Valor eficaz - base de 1 ciclo
Limiar inferior de tensão
Histerese
)LJXUD)RUPDVGHRQGDGHXPDIXQGDPHQWRGHWHQVmRSDUDLGHDOL]DGR9DORUHILFD]QDV
EDVHVGHFLFORHGHFLFOROLQKDVGHOLPLDUHKLVWHUHVH
A partir do registro de um afundamento de tensão, sua caracterização consiste da
determinação de seus atributos essenciais, amplitude e duração. A amplitude pode ser
obtida como sendo o valor mínimo atingido pelo afundamento de tensão, no caso. A
duração é o intervalo de tempo em que a tensão eficaz permanece abaixo do limiar
inferior de tensão. Estes atributos podem ser insuficientes ou imprecisos se são
imaginados afundamentos de tensão não retangulares ou com mais de um patamar de
tensão. Em um afundamento de tensão real (Figura 9) a variação de tensão eficaz varia
intensamente e, eventualmente, esta tensão pode atingir um valor mínimo por um
intervalo de tempo muito pequeno em relação ao período total do afundamento.
A fim de melhor representar as variações de tensão, faz-se necessária a utilização de
outros atributos de caracterização. Para tal, foi feita a opção de se calcular a média e o
desvio padrão dos valores médios de tensão eficaz que, estando abaixo do limiar de
tensão eficaz, constituem o afundamento de tensão.
62
Model 7100
85.3KV
RMS Sag Disturbance
Three Phase Wye
19.1A
Va
70.4KV
15.8A
55.5KV
83.33ms
fairway3
33.33 ms/div
05/08/98 16:35:19.69
12.4A
750.00ms
)LJXUD±$IXQGDPHQWRGHWHQVmRQDIDVH$GHXPVLVWHPDGHN9WHQVmRIDVHWHUUD
QRPLQDO N92HQYHORSHGHWHQVmRLQGLFDYDORUHVPpGLRVTXDGUiWLFRVPtQLPRVPpGLRVH
Pi[LPRV2OLPLDULQIHULRUGHWHQVmRIRLIL[DGRHPN9
)RQWH341RGHGD%0,%DVLF0HDVXULQJ,QVWUXPHQWV
Ainda como atributos de caracterização de variações de tensão, pode-se citar o ponto
exato na forma de onda de início e término da variação de tensão, o deslocamento do
ângulo entre as fases, a taxa de variação desse deslocamento, a distorção da forma de
onda durante a variação, entre outros atributos não derivados do valor eficaz da variação
de tensão.
Uma metodologia análoga deve ser utilizada para os saltos de tensão. Sobretensões e
subtensões podem ser caracterizadas a partir da mesma metodologia empregada para os
afundamentos ou ainda pela análise do registro de valores de regime, desde que estes
tenham a resolução mínima necessária, de um minuto entre os registros, tempo limite
entre variações de curta e longa duração.
63
+DUP{QLFRV
A caracterização de correntes e tensões harmônicos em um sistema elétrico é
tradicionalmente feita pela análise de Fourier. Esta decomposição do sinal de corrente
ou tensão em uma soma de senos ou cosenos é utilizada pela facilidade de análise de
resposta do sistema elétrico a um sinal senoidal.
Pela aplicação de um algoritmo de cálculo da DFT - Transformada Discreta de Fourier
em um sinal amostrado, obtém-se uma série de módulos e ângulos referentes às
freqüências múltiplas da freqüência fundamental. Assim, os níveis de distorção
harmônica são caracterizados pelo espectro harmônico, com amplitude e ângulo de fase
para cada componente harmônico individual.
A análise da informação resultante é feita, na maioria das vezes, sobre os módulos
calculados. No entanto, para que se possa reconstituir a forma de onda original, faz-se
necessário o registro dos ângulos [25].
É comum que se faça a análise sobre os componentes harmônicos de ordem ímpar.
Quando os semiciclos positivo e negativo têm a mesma forma, a série de Fourier possui,
exclusivamente, componentes harmônicos de ordem ímpar. A maior parte de
dispositivos elétricos causadores de harmônicos são, teoricamente, deste tipo. Na prática
entretanto, estas cargas podem também gerar componentes de ordem par, assim como os
retificadores de meia onda e fornos a arco (arcos randômicos)[25].
A partir de registros de ciclos de forma de onda20, periodicamente registrados, pode-se
obter os componentes harmônicos. Um retrato de forma de onda de um ciclo pode ser
analisado através de uma rotina da transformada discreta de Fourier, que desenvolve um
certo número de componentes harmônicos, em função do número de valores
amostrados.
Do inglês :DYHIRUP6QDSVKRWV. Registro de um ou mais ciclos de forma de onda, de tensão ou corrente,
em valores instantâneos.
20
64
Como a distorção harmônica se trata de um fenômeno de regime permanente, é
necessário que conjuntos de componentes harmônicos, levantados em intervalos
periódicos e durante um período mínimo de tempo, sejam estatisticamente tratados a
fim de caracterizar o problema de forma consistente.
É também comum o uso de um valor único, DHT - Distorção Harmônica de Tensão (2)
como sendo a medida de amplitude da distorção de tensão e DHC - Distorção
Harmônica de Corrente (3) como sendo a medida de amplitude da distorção de corrente.
Entretanto, o uso do DHC pode ser enganoso para caracterizar as correntes harmônicos
de maneira consistente. Assim, é definida a DDT (4) - Distorção de Demanda Total, que
é o mesmo que a DHC, exceto por ser expressa como sendo um percentual da corrente
de demanda máxima.
'+7 =
9
Ê
2
2
.100% (2)
91
'+& =
,
Ê
2
2
.100% (3)
,1
''7 =
,
Ê
,
2
2
.100% (4)
1
onde:
Vh = Valor eficaz do componente harmônico de tensão de ordem h;
Ih = Valor eficaz do componente harmônico de corrente de ordem h;
V1 = Valor eficaz do componente fundamental de tensão;
I1 = Valor eficaz do componente fundamental de corrente;
IL1 = Valor do componente fundamental da corrente de demanda máxima;
h = componente ou ordem harmônica.
65
7UDQVLWyULRV
Tratando-se de variações geralmente ocasionais em um sistema elétrico, os transitórios
devem ser caracterizados, basicamente, por atributos de identificação (data/hora e local)
e pela máxima amplitude alcançada (Figura 10). No entanto, em função do objetivo de
monitorização ou do que dele é decorrente, como o tipo de equipamento de
medição/monitorização utilizado, pode-se obter uma série de outros atributos.
Os transitórios podem ser caracterizados por uma série de parâmetros [39], como o
acréscimo ou redução de tensão em relação ao valor de tensão eficaz e as características
de forma de onda. Estas características de forma de onda incluem amplitude, tempo de
subida, freqüência de oscilação, polaridade, energia entregue, entre outras.
Dependendo do tipo de equipamento utilizado, da grandeza monitorizada (tensão e/ou
corrente), pode-se obter algumas destas características. Basicamente, é importante a
informação da categoria do transitório, ou seja, impulsivo ou oscilatório e do conteúdo
espectral, pela freqüência de oscilação, se oscilatório, e pelo tempo de subida (tempo
para se atingir a máxima amplitude alcançada), se impulsivo.
66
M ode l 7100
139KV
Im puls e Dis tur bance
Thr e e Phas e Wye
25.0A
Vb
347K+
-99.4K-
0.0V
0.0A
-139KV
0.00ns
fairw ay1
833.33 us/div
18/06/98 07:42:46.75
-25.0A
16.67ms
)LJXUD±7UDQVLWyULRGHWHQVmRQDIDVH%GHXPVLVWHPDGHN92YDORUGHSLFRDOFDQoDGRpGH
N9SRVLWLYRVHN9QHJDWLYRV
)RQWH341RGHGD%0,%DVLF0HDVXULQJ,QVWUXPHQWV
&DStWXOR'HVHQYROYLPHQWRGHXPEDQFRGHGDGRVGD4XDOLGDGHGD(QHUJLD(OpWULFD
67
&DStWXOR
'HVHQYROYLPHQWRGHXPEDQFRGHGDGRVGD4XDOLGDGHGD(QHUJLD
(OpWULFD
&RQVLGHUDo}HVVREUHREDQFRGHGDGRVGH4XDOLGDGHGH(QHUJLD(OpWULFD
O desenvolvimento de um banco de dados para o gerenciamento da qualidade de
energia elétrica tem uma dupla função no desenvolvimento desta dissertação: a
organização sistemática de toda a informação necessária à formulação do problema
“gerenciamento da qualidade de energia elétrica” e a validação prática da metodologia
proposta.
Há uma dificuldade intrínseca à construção de bancos de dados com estruturas que
representam dados complexos de engenharia, principalmente quando estão envolvidos
dados relativos a harmônicos e transitórios, que tornam a estrutura do banco de dados e
a interface de programa aplicativo mais complicados. Por outro lado existem opções de
escolha quanto ao tipo de banco de dados a ser projetado. Um modelo relacional com
um enfoque baseado em objetos foi escolhido. Trata-se de uma tecnologia econômica e
madura que ainda vem sendo muito utilizada nas mais diversas áreas, inclusive em
aplicações relativas aos sistemas elétricos. Seu principal ponto negativo é o fraco
desempenho em relação ao acesso de dados [42]. Nesta aplicação, o importante é a
consistência das informações armazenadas, sendo a velocidade de acesso às mesmas
ponto secundário.
O 0LFURVRIW $FFHVV21 é o sistema de gerenciamento de banco de dados relacionais
(SGBDR) escolhido como plataforma de desenvolvimento do banco de dados de
qualidade de energia elétrica. Ele possui um mecanismo de banco de dados, ferramentas
de desenvolvimento sofisticadas (formulários, relatórios, consultas etc.), segurança e
0LFURVRIW$FFHVV é marca registrada da 0LFURVRIW&RUSRUDWLRQ. É um sistema gerenciador de banco de
dados.
21
68
integração com outras ferramentas ou aplicativos para o 0LFURVRIW :LQGRZV
[43].
Possui ainda outras vantagens como a possibilidade de sua utilização em redes locais 23
ou mesmo recursos para ,QWHUQHW como a exportação de folhas de dados para páginas
estáticas ou ativas na rede.
%DQFRVGHGDGRVUHODFLRQDLV
O banco de dados desenvolvido é de estrutura relacional, montado através de uma série
de tabelas planas (bidimensionais), divididas em linhas e colunas. As linhas representam
registros e as colunas representam campos ou atributos. As tabelas se relacionam umas
com as outras através de campos chave, compondo, pela união de registros, informações
mais elaboradas. A definição das tabelas e seus campos se dá pela definição dos objetos
de dados [44]. Estes objetos de dados são a representação física de objetos do mundo
real. No caso, são representações de tudo aquilo relativo à qualidade de energia elétrica,
o universo de discurso em questão. Além desta estrutura de dados, um banco de dados
relacional é composto de módulos capazes de introduzir, editar, recuperar e imprimir
dados contidos em suas tabelas.
2EMHWRVGHGDGRV
O primeiro passo para a concepção do banco de dados é a identificação dos objetos de
dados que o sistema de banco de dados deve representar.
Uma determinada pesquisa de qualidade de energia elétrica a ser realizada em um
determinado sistema elétrico, durante um determinado período, pode ser vista como um
objeto de dados. A partir desta informação outros objetos de dados relacionados são
agrupados. Os principais objetos de dados relacionados a uma pesquisa de
0LFURVRIW:LQGRZV é marca registrada da 0LFURVRIW&RUSRUDWLRQ. É um ambiente operacional gráfico
executado sob o DOS – 'LVN2SHUDWLQJ6\VWHP, dotando este sistema de uma interface gráfica com o
usuário.
23
LAN – /RFDO $UHD1HWZRUN. Um grupo de computadores e periféricos associados, conectados por um
canal de comunicação capaz de compartilhar arquivos e outros recursos entre vários usuários.
22
69
monitorização são os que identificam os distúrbios que afetam a qualidade de energia
elétrica. Mas são ainda necessárias várias informações para que estes distúrbios possam
se transformar em informações mais consistentes. Identificam-se como objetos de dados
mais importantes:
Distúrbios;
Locais de monitorização;
Ocorrências de campo;
Valores de referência;
Parâmetros de aferição.
'LVW~UELRV
Os distúrbios de qualidade de energia elétrica são registrados através de equipamentos
de medição/monitorização de qualidade de energia elétrica. Os distúrbios registrados
são de diferentes tipos e têm diferentes formas de representação. Os objetos de dados de
distúrbios devem ser utilizados para comporem os registros de distúrbios em suas
respectivas tabelas (Tabela 8).
Estes são objetos primários, ou seja, são objetos que têm um formato apropriado para a
entrada de dados no banco de dados. A partir deles, objetos derivados podem ser
criados, seja para promover o tratamento ou a redução da informação inserida no banco
de dados. Pode-se, por exemplo, ter um objeto de resumo de dados relativos a
transitórios. Este objeto derivado armazena informações do número de ocorrência de
transitórios em faixas de solicitação. Assim, N registros de um objeto de dados primário
podem ser resumidos em um único registro deste objeto derivado.
70
7DEHOD±&RPSRVLomREiVLFDGRVREMHWRVGHGDGRVGRVGLVW~UELRVTXHDIHWDPDTXDOLGDGHGH
HQHUJLDHOpWULFDDERUGDGRV
'LVW~UELRV
Transitórios
2EMHWRGHGDGRV
Valor de pico positivo
Valor de pico negativo
Taxa de subida
Taxa de decaimento
Freqüência primária
Valor eficaz de regime
permanente
Amplitude
Tempo
Variações de tensão
Amplitude
Duração
Média
Desvio padrão
Harmônicos
Amplitude, ângulo e ordem do
componente harmônico
Cada objeto de dados de distúrbios tem uma associação com um registro de eventos
(Figura 11). Este registro de eventos tem informações de quando e onde os distúrbios
foram registrados, além da informação de sob que condições de ajuste do equipamento
monitor de qualidade de energia o distúrbio foi registrado.
Dependendo do tipo de distúrbio, um evento pode ser associado a 1 ou a N objetos de
distúrbio. Um transitório, pela forma em que é caracterizado em seu objeto de distúrbio,
tem uma relação 1 para 1 com um registro de evento. O registro de componentes
harmônicos tem uma relação com um registro de evento de 1 para N, significando que
diversos registros de objetos de distúrbio de harmônicos, representando cada
componente ou ordem harmônica, estão associados a um único evento, extraído de um
registro de forma de onda.
71
Transitório
(YHQWR: Data/Hora de ocorrência
Local de ocorrência
Tipo de distúrbio
Canal de medição
Parâmetros de medição
...
1
1
Harmônicos
Variações de tensão
Valor eficaz de regime
permanente
1...N – quantidade de registros
1N – relação de 1 para N entre os objetos
)LJXUD(VWUXWXUDGHRUJDQL]DomRGHREMHWRVGHGLVW~UELRVHVXDVDVVRFLDo}HVFRPRVHYHQWRV
O registro de locais de monitorização deve ser composto de informações que descrevam
ou caracterizem o local de monitorização. Desta forma, permite-se o relacionamento dos
locais com variáveis do sistema elétrico (níveis de tensão, tamanho de alimentadores,
existência de bancos de capacitores etc.). Estes registros também diferenciam os
diversos locais de monitorização que podem estar relacionados a uma mesma pesquisa.
Uma série de atributos pode ser alocada neste registro. Estes atributos devem ser
genéricos o suficiente para que possam caracterizar bem os locais mais diversos, desde
o alimentador de uma subestação até a tomada de alimentação de um equipamento
individual. Pode-se destacar os seguintes atributos básicos:
Código e nome do local;
Descrição do local (dados adicionais relevantes à caracterização do local);
Tipo de alimentação (monofásica, trifásica em estrela, trifásica em triângulo etc.);
Nível de tensão;
72
Freqüência de alimentação;
Tipo do instrumento de monitorização;
Data de início e fim do monitorização.
2FRUUrQFLDVGHFDPSR
Este objeto de dados deve conter informações de ocorrências de falhas em
equipamentos instalados no sistema elétrico monitorizado, para que se encontre
relacionamentos entre estas falhas e os eventos registrados pelo instrumento monitor de
qualidade de energia. Estes registros são provenientes de informações dos usuários do
sistema e são, inicialmente, coletadas a partir de um formulário que, contendo
informações também sobre o sistema elétrico, pode vir a fornecer informações para
diagnósticos da ocorrência. Um formulário completo para uma pesquisa de campo
visando diagnosticar problemas de qualidade de energia elétrica e que pode vir a
compor estes registros [45] é apresentado no anexo 2. Destacam-se algumas
informações, tais como:
Tipo de falha de sistema (6RIWZDUH);
Tipo de falha de equipamento (+DUGZDUH);
Evidências físicas;
Periodicidade de ocorrência;
Data, hora e local de ocorrência.
9DORUHVGHUHIHUrQFLD
Os valores de referência para a análise dos dados coletados, são aqueles valores
utilizados como referência para a comparação com os objetos de dados de distúrbios.
Esses valores são, tipicamente, limites normalizados ou não, tais como:
Curva CBEMA - Computer Business Equipment Manufactures Association;
73
Curva ITIC- Information Technology Industry Council;
Valores propostos de curvas de suportabilidade de equipamentos;
Limites específicos estabelecidos por normas (IEEE/ANSI, IEC, ABNT).
Sumários de outras pesquisas
Os objetos de dados de valores de referência devem ser de tipo compatível aos objetos
de distúrbios para que se possa efetuar as comparações. Sendo assim, sua forma deve
ser igual ou derivada da forma dos objetos de dados de distúrbios.
O uso dos valores de referência é função de um objetivo de monitorização. Os valores
de referência podem compor tabelas que servem tanto na composição de relatórios
quanto como um filtro para os distúrbios de uma pesquisa. Outros padrões de referência
que possam expandir as possíveis formas de análises dos dados obtidos, podem ser
levantados ou adicionados ao banco de dados. Isto pode ser feito, por exemplo, pela
manutenção de uma tabela sumário de diversas pesquisas, com a qual se possa fazer
comparações, seja entre pesquisas de um mesmo local em épocas diferentes ou de locais
com características semelhantes. As tabelas de valores de referência podem ter um
caráter estático, quando tratamos de valores normalizados, ou dinâmico, quando
podemos incorporar valores sumariados a estas.
3DUkPHWURVGHDIHULomR
Os parâmetros de aferição são conjuntos de valores de ajustes dos monitores de
qualidade de energia elétrica. Os distúrbios eletromagnéticos que estão sendo avaliados
podem ser registrados sob diferentes taxas de amostragem e limiares de disparo de
registro durante uma pesquisa de qualidade de energia. Sendo assim, é importante saber
sob que condições determinados dados foram obtidos. Assim, sabe-se que, por exemplo,
um afundamento de tensão foi registrado quando o equipamento monitor estava
ajustado com um dado limiar de disparo de registro do distúrbio, ou que um conjunto de
amostras de valor eficaz foi obtida a partir de determinada taxa de registo. A tabela
formada por estes registros serve ainda como orientação, quando da implementação de
74
um sistema de monitorização, para o ajuste dos equipamentos de medição, ou podem
servir como um filtro, atuando sobre os valores dos objetos de distúrbios armazenados
no banco de dados. Registros de parâmetros de aferição, relativos a cada local de
monitorização, numa dada época, devem compor uma tabela.
3URMHWRGREDQFRGHGDGRV
Identificados os objetos de dados, deve-se descobrir os diversos relacionamentos
possíveis a serem formados entre estes, apresentados na construção de um diagrama de
entidades (objetos de dados) e relacionamentos (Figura 12). Pode-se encontrar
relacionamentos entre a ocorrência de problemas em equipamentos em um dado local de
monitorização e um dado distúrbio ou a um conjunto de distúrbios. Os distúrbios são
associados a um ou mais locais de monitorização e seu registro está limitado a um
conjunto de parâmetros de aferição ou limiares de ajuste do equipamento de
monitorização.
Os valores de referência relacionam-se aos distúrbios afins, no sentido de filtrá-los ou
apresentá-los em relatórios. Os locais de monitorização relacionam-se com todos os
principais objetos para uma determinada pesquisa.
Os objetos de dados devem ser estruturados em tabelas. As tabelas são formadas por
registros que, por sua vez, são formados por campos. Cada objeto é transformado em
uma ou mais tabelas, em um processo conhecido como normalização, no qual se
procura dispor os campos das tabelas de uma forma otimizada, evitando a redundância
de informações.
Construídas as tabelas, campos chave se tornam elos de ligação entre elas. Registros de
uma tabela correspondem a registros de outra. Esta relação pode ser de um para um ou
de um para muitos, conforme a necessidade de se relacionar as tabelas assumidas no
projeto do banco de dados. Estes relacionamentos promovem a integridade relacional
entre dados de tabelas distintas. Isto quer dizer que a inserção ou remoção de registros
75
em uma tabela implicam na inserção ou remoção de registros nas tabelas relacionadas à
primeira.
Uma completa descrição das tabelas, seus campos, tipos de dados e relacionamentos é
dada no anexo 1.
3HVTXLVDGH4((
,GB3HVTXLVD
Nome_Pesquisa
Descricao_Pesquisa
Data_Inicio
Data_Fim
1
'DGRVGHPHGLomR
,GB/RFDO
Tensao_Linha_Sup
Tensao_Linha_Inf
Tensao_Neutro_Sup
Tensao_Neutro_Inf
Corrente_Linha_Sup
Corrente_Linha_Inf
Corrente_Neutro_Sup
Corrente_Neutro_Inf
Nome_Canal_1
Grandeza_Canal_1
Unidade_Canal_1
Nome_Canal_8
Grandeza_Canal_8
Unidade_Canal_8
1
,GB/RFDO
Nome_Local
Descrição_Local
Tipo_Alimentacao
Frequencia_Alimentacao
Tensao_Nominal
Data_Inicio_Monitorização
Data_Fim_Monitorização
Id_Pesquisa
,GB(YHQWR
Id_Canal
DataHora_Evento
Id_Local
Tipo_Evento
Id_Parametros
Estado_Evento
1
1
&RQWDWRV
,GB&RQWDWR
Id_Local
Nome_Empresa
Nome_Contato
Cargo_Contato
Endereco
Cidade
Estado
CEP
Pais
Telefone_Fax
Telefone_Voz
Telefone_Dados
String_Inic_Pc
String_Inic_Ap
Obs_Contato
'LVW~UELRV
(YHQWRV
1
1
1
3DUkPHWURVGHPHGLomR
,GB3DUDPHWURV
Intervalo_Amostras_Harm
Nro_Comp_Harmonicas
Intervalo_Amostras_RMS
Limiar_Inf_RMS
Limiar_Sup_RMS
Min_Valor_Pico_Impulso
Id_Local
2FRUUrQFLDVGHFDPSR
,GB2FRUUHQFLDVB&DPSR
Data_Ocorrencia
Id_Local
Id_Tipo_Falha_Sistema
Id_Evidencias_Fisicas
Id_Periodicidade
Id_Tipo_Falha_Equipamento
Observacoes
)LJXUD'LDJUDPDEiVLFRGHHQWLGDGHVHUHODFLRQDPHQWRV
,'B+DUP
Id_Evento
Ordem
Modulo
Angulo
1
,GB7HQGB506
Id_Evento
,GB7UDQVLWRULR Valor_Max
Valor_Med
Id_Evento
Valor_Min
Amplitude
Tempo_Sub
Tempo_Dec
,GB'LVWB506
Id_Evento
Amplitude
Tempo
'HVFULo}HVGDVRFRUUrQFLDVGHFDPSR
,GB7LSRB)DOKDB6LVWHPD
Tipo_Falha_Sistema
1
1
1
1
,GB(YLGHQFLDVB)LVLFDV
Evidencias_Fisicas
,GB3HULRGLFLGDGH
Periodicidade
,GB7LSRB)DOKDB(TXLSDPHQWR
Tipo_Falha_Sistema
77
,QVHUomRGHGDGRV,QWHUIDFHGHGDGRV
Os diversos equipamentos monitores de qualidade de energia elétrica possuem, de um
modo geral, programas computacionais que tratam e dispõem a informação coletada
para análise. A não existência de um formato padrão ou um protocolo padrão para o
intercâmbio ou a transferência de informações, embora existam proposições para tal
[19], dificulta a generalização de um método de transformação desta informação para o
formato desejado (dos objetos de dados de distúrbios). No entanto isto pode ser feito
com o auxílio de uma API24 (interface de programas aplicativos) ou de um tratamento
sobre a saída em formato texto do equipamento monitor, se este assim disponibilizar sua
informação. O uso de uma API seria a maneira ideal de se fazer esta troca de
informações, permitindo uma total automação do processo de transferência de
informações do equipamento monitor de qualidade de energia elétrica para o banco de
dados. Isto envolveria a permissão do fabricante do equipamento, seguida da cessão do
código de programação referente à API.
No caso do monitor de qualidade de energia elétrica utilizado25 na parte experimental
desta dissertação, toda a informação registrada pelo equipamento monitor é gerenciada
por um programa aplicativo denominado PES26, que organiza toda esta informação de
distúrbios de qualidade de energia sob a forma de eventos e disponibiliza seus dados
para utilização no 0LFURVRIW([FHO 27- uma planilha eletrônica. Através de um método de
comunicação entre programas aplicativos disponível no 0LFURVRIW :LQGRZV
denominado DDE 28 (Troca dinâmica de dados), foi possível obter dados do
equipamento monitor, tratá-los, colocando-os sob o formato adequado aos objetos de
dados definidos e inserí-los no banco de dados de qualidade de energia elétrica
desenvolvido. Para efetuar este tratamento dos dados foram utilizados os aplicativos
API - $SSOLFDWLRQ 3URJUDP ,QWHUIDFH - consiste de uma biblioteca de funções, utilizada para tratar a
informação de arquivos gerados por um software sem a necessidade de tratar com o formato físico destes
arquivos.
25
7100 PQNode da BMI - %DVLF0HDVXULQJ,QVWUXPHQWV
26
PES - 3RZHU(YDOXDWLRQ6RIWZDUH da BMI - %DVLF0HDVXULQJ,QVWUXPHQWV
27
0LFURVRIW ([FHO é marca registrada da 0LFURVRIW &RUSRUDWLRQ. É uma planilha eletrônica popular
baseada em gráficos para computadores que executam o 06:LQGRZV.
28
DDE - '\QDPLF 'DWD ([FKDQJH - estabelecimento de comunicação dinâmica entre programas
aplicativos, permitindo a transferência de dados entre eles.
24
78
0LFURVRIW([FHO e o 0$7/$%29 - software de análise numérica. A fim de dar aos dados
o tratamento necessário foi estabelecida uma rede de comunicação de dados (Figura 13).
Como exemplo de tratamento de dados pode-se citar a obtenção dos objetos de dados de
componentes harmônicos. O equipamento registra formas de onda referentes a um ciclo
em todos seus canais de medição com um período pré determinado. Estas formas de
onda, chamadas de registros de forma de onda, são transferidas para o 0LFURVRIW([FHO
em valores correspondentes a ordenadas e abcissas. Estes valores são lidos pelo
0$7/$%, carregados em uma matriz e é executada uma rotina de transformada rápida
de Fourier (FFT). Os valores resultantes são componentes harmônicos (ordem, módulo
e ângulo) das formas de onda amostradas e são retornados ao 0LFURVRIW ([FHO sob a
forma de uma tabela como a tabela de objetos de distúrbios de componentes harmônicos
do banco de dados. Esta tabela é então exportada para o 0LFURVRIW$FFHVV.
PES - Power Evaluation Software
Microsoft
Excel
Microsoft
Access
MATLAB
)LJXUD)OX[RGHWUDQVIHUrQFLDGLQkPLFDGHGDGRV
Além dos dados referentes aos distúrbios registrados, uma série de outras informações
deve ser inserida no banco de dados, manualmente, através de uma interface de edição
de registros criada no próprio $FFHVV. O formulário de registro de uma pesquisa de
qualidade de energia elétrica (Figura 14) com algumas informações essenciais que
identificam, basicamente, onde a pesquisa é realizada, qual o período de sua realização e
qual o objetivo global que justifique sua realização, é uma destas informações cuja
entrada de dados é manual.
Associados a uma dada pesquisa pode-se ter N locais de monitorização, de acordo com
a configuração da rede de monitorização que se deseja estabelecer. Os registros que
29
MATLAB - 0DWUL[/DERUDWRU\ é marca registrada da MathWorks Corporation.
79
identificam os locais de monitorização são inseridos a partir de outro formulário
(Figura 15). Cada um destes registros, contendo informações básicas sobre os locais de
monitorização, representam pontos de medição da qualidade da energia elétrica, logo
eles correspondem a um equipamento de monitorização e a vários pontos de conexão
elétrica deste equipamento. Um formulário de dados de medição (Figura 16) é associado
a cada local de monitorização para estabelecer esta relação entre variáveis físicas do
local de monitorização e dados dos distúrbios registrados pelo equipamento monitor.
)LJXUD)RUPXOiULRGHHQWUDGDGHGDGRVGHSHVTXLVDGH4XDOLGDGHGH(QHUJLD(OpWULFD
Os equipamentos de monitorização de qualidade de energia elétrica registram dados
tendo como base uma série de pré ajustes. Estes ajustes são registrados no formulário de
parâmetros de monitorização (Figura 17). Qualquer medição de distúrbio ou valor de
regime permanente, registrados no banco de dados, tem um registro de parâmetros
correspondente, de acordo com os ajustes correntes na data de seu registro.
A ocorrência de falhas ou má operação nos sistemas elétricos monitorizados devem ser
registradas para que, durante a análise das informações contidas no banco de dados, seja
possível estabelecer relações entre estas falhas e os registros de distúrbios. O formulário
de ocorrência de registros de campo (Figura 18) tem esta finalidade. &DStWXOR'HVHQYROYLPHQWRGHXPEDQFRGHGDGRVGD4XDOLGDGHGD(QHUJLD(OpWULFD
)LJXUD)RUPXOiULRGHHQWUDGDGHGDGRVGHORFDLVGHPRQLWRUL]DomR
)LJXUD)RUPXOiULRGHHQWUDGDGHGDGRVGHPHGLomR
80
)LJXUD)RUPXOiULRGHHQWUDGDGHGDGRVGHSDUkPHWURVGHPRQLWRUL]DomR
)LJXUD)RUPXOiULRGHHQWUDGDGHGDGRVGHRFRUUrQFLDVGHFDPSR
81
82
5HFXSHUDomRGHGDGRVLQIRUPDo}HV
A recuperação das informações contidas no banco de dados é obtida pelo uso da
linguagem estruturada de consulta SQL30. Isto é feito através da combinação de
cláusulas de consultas que permitem infinitas possibilidades de recuperação da
informação contida no banco de dados [46]. Dentre estas cláusulas pode-se destacar a
ordenação de tabelas por campos especificados e na ordem especificada e a seleção de
valores específicos em determinados campos. Existem também funções para
determinação de totais, médias e dados estatísticos.
Basicamente, uma consulta deve selecionar um determinado distúrbio, em uma
determinada pesquisa, em um determinado local, em um determinado canal de medição,
para um determinado período de monitorização. Uma consulta permite, por exemplo,
recuperar a informação do módulo do componente harmônico de 5a ordem de
determinada pesquisa, em um dado local de monitorização, na tensão da fase R, durante
um determinado período de monitorização, ordenados por data/hora de ocorrência.
A partir da recuperação de dados pode-se obter subconjuntos de dados ou informações
que podem compor relatórios, consultas, tratamentos estatísticos, ou mesmo compor
outras tabelas derivadas das tabelas de objetos de distúrbios primários.
5HODWyULRV
Os relatórios, objetivo final do sistema de gerenciamento, devem poder auxiliar na
tomada de decisões sobre um determinado sistema elétrico, conforme objetivos
específicos de monitorização. Uma estrutura de banco de dados como a proposta,
suporta uma grande quantidade de tipos de relatórios, produzidos através de ordenações,
comparações e composições dos dados armazenados.
30
64/ 6WUXFWXUHG 4XHU\ /DQJXDJH - Linguagem estruturada de consulta, usada para criar, modificar,
fazer consultas e controlar o acesso de dados organizados em tabelas.
83
Para a elaboração de relatórios, uma série de consultas padrão foi preparada. Estas
consultas padrão, visando atender a diferentes tipos de análise ou objetivos de
monitorização, foram criadas para a obtenção de conjuntos de dados já separados por
tipos de distúrbio e canais de medição, deixando como variáveis de seleção a pesquisa
de monitorização, o local de monitorização e o período de dados delimitados por uma
data/hora inicial e final. As tabelas resultantes destas consultas são então transferidas
para o 0LFURVRIW([FHO por intermédio de recursos de ligação e incorporação de objetos OLE31. A cada consulta padrão corresponde uma planilhas padrão vinculada, atualizada
sempre que estas consultas são executadas. Nas planilhas são definidos cálculos
estatísticos, tabelas resumo e gráficos, utilizados nos relatórios.
A relação cronológica de distúrbios é um importante relatório, podendo ser disposta, por
exemplo, em períodos que representem ciclos de operação de um determinado sistema
elétrico, auxiliando na busca de padrões de ocorrências de problemas. A correlação
entre ocorrências de campo e ocorrência de distúrbios, aparentemente imediata, pode ser
de difícil obtenção dada a dificuldade de se precisar a ocorrência de problemas em
equipamentos, mas os registros de ocorrências de campo podem orientar uma busca de
registros de distúrbios, compondo outro tipo de relatório.
Relatórios específicos, tratando separadamente cada um dos distúrbios podem ser
elaborados utilizando a base de dados formada.
OLE – 2EMHFW /LQNLQJ DQG (PEHGGLQJ. Este recurso permite a atualização bilateral dos programas de
aplicação, no caso o 06±([FHO e o 06$FFHVV.
31
84
7UDQVLWyULRV
No caso de uma pesquisa de qualidade de energia com o objetivo de se apurar a
incidência de transitórios em um sistema elétrico, a informação estatística da ocorrência
destes transitórios durante um determinado período é o mais importante. Várias
informações estatísticas podem ser calculadas e dispostas graficamente, a partir de uma
coleção de valores de objetos de dados de transitórios. Pode-se citar, por exemplo, a
freqüência cumulativa de ocorrência dos eventos em dada amplitude ou em dada hora
do dia.
Algumas possibilidades de composição de relatórios gráficos, entre outras, são:

Número de ocorrências x amplitude;

Freqüência acumulada x amplitude;

Número de ocorrências x horas do dia.
9DULDo}HVGHWHQVmR
As variações de tensão são avaliadas pelos objetos de tensão de regime permanente e
pelos objetos de variações de tensão.
No primeiro caso, com registro de valores de tensão e corrente eficaz em intervalos
periódicos, pode-se plotar uma curva, conhecida como curva de tendências, que carrega
informações do regime de trabalho ou operação do sistema em questão. Curvas de
tendências têm, geralmente, um período de um dia, uma semana ou um mês, mas podem
ser também dimensionadas com um turno ou um ciclo de operação, dependendo do
objetivo da pesquisa.
Estes valores de regime permanente podem ainda ser agrupados em faixas de tensão,
provendo um histograma e ter sua freqüência cumulativa calculada.
85
Os objetos de dados de variações de tensão podem prover uma série de relatórios.
Pontos amplitude x duração podem ser plotados sobre a curva CBEMA ou sua
sucessora ITIC, assim pode-se comparar a ocorrência das variações de tensão com as
regiões da curva que indicam a sensibilidade de equipamentos que utilizam
microprocessadores.
Pode-se também plotar objetos de dados de variações de tensão sobre curvas de
suportabilidade de AVV - acionadores a velocidade variável, CLP - controladores
lógicos programáveis, contatores ou quaisquer outros equipamentos para os quais tenha
sido feito um levantamento de sensibilidade a variações de tensão.
A determinação do número de ocorrências das variações de tensão, por faixas de
amplitude e duração, é especialmente interessante pelo fato de se poder criar uma escala
de severidade das variações de tensão para diferentes lugares em que se conduz uma
pesquisa de qualidade de energia elétrica, funcionando como um resumo de dados e,
assim, acumulando experiências sobre ocorrência e severidade destas variações em
diversos tipos de sistemas elétricos onde foram feitas as monitorizações.
Ainda como forma de dispor informações das variações de tensão para análise, pode-se
fazer uma avaliação estatística de ocorrências em função de sua amplitude e sua
duração, separadamente.
Outras variações de tensão a serem reportadas são as interrupções sustentadas, as
sobretensões e as subtensões. Estas devem ser consideradas separadamente em relação
às variações de tensão de curta duração, em função da ordem de grandeza dos tempos
em questão.
Resumindo, os seguintes relatórios gráficos, entre outros, podem ser gerados:

Amplitude x duração (CBEMA);

Amplitude x duração (ITIC);

Amplitude x duração (sensibilidade de ASD);

Amplitude x duração (sensibilidade de contatores);

Amplitude x duração (sensibilidade de PLC);

Amplitude x duração (separação por categorias);

Amplitude x duração x número de ocorrências;

Tendências RMS x tempo;

Histograma de tensão de regime permanente;

Probabilidade cumulativa de valores de tensão de regime permanente.
86
+DUP{QLFRV
Os harmônicos são reportados a partir de operações sobre as informações contidas nos
objetos de dados de harmônicos. Como se trata de um fenômeno eletromagnético de
regime permanente, os relatórios devem representar o comportamento destes dados ao
longo de um período.
Os dados apurados em uma consulta de seleção dos canais de tensão podem ter a DHT –
Distorção Harmônica de Tensão calculada e serem apresentados sob a forma de um
gráfico de tendências. Estes valores de DHT podem ainda ser apresentados sob a forma
de distribuição de freqüência e freqüência cumulativa.
Um histograma do espectro de freqüência pode ser apresentado pelo cálculo das médias
dos componentes harmônicos individuais, sobre um intervalo de tempo.
Em uma consulta de objetos de dados de harmônicos nos canais de corrente,
dependendo do objetivo de monitorização, calcula-se a DHC – Distorção Harmônica de
Corrente ou a DDT – Distorção de Demanda Total e, novamente, pode-se apresentar os
dados como um gráfico de tendências ou fazer outras avaliações estatísticas.
Os relatórios podem também reportar o comportamento dos módulos e ângulos de
componentes harmônicos individuais, quando detectada a necessidade ou quando o
objetivo de monitorização determinar.
87
Algumas possibilidades de composição de relatórios gráficos, entre outras, são:

Histograma do espectro de freqüência;

Tendência DHT x tempo;

Tendência DDT x tempo;

Histograma ocorrências x corrente harmônica x freqüência acumulada.
)LOWUDJHPHWUDWDPHQWRGHGDGRV
A monitorização de qualidade de energia elétrica pode gerar quantidades enormes de
informação. Dependendo do número de locais de monitorização, do período de
monitorização e da ocorrência de distúrbios, a monitorização pode gerar JLJDE\WHV de
dados [19].
A grande quantidade de informações pode inviabilizar a operação de um banco de dados
relacional. No entanto, há meios de evitar esta possível sobrecarga de informações. A
análise do fluxo de dados, desde a medição até a apresentação dos relatórios finais
(Figura 19), ajuda no dimensionamento do problema da quantidade de informações.
Os equipamentos de monitorização utilizam-se de técnicas de registro de dados de
qualidade de energia elétrica que, a fim de prover os equipamentos de uma autonomia
de monitorização e, assim, melhor aproveitar a memória de dados destes equipamentos,
filtram a informação medida ao longo do tempo. Isto é feito quando o equipamento
registra os dados apenas quando, por exemplo, um afundamento de tensão é identificado
ou, se tratando de valores de regime permanente, registra apenas médias de valores em
intervalos espaçados de tempo.
Seguindo-se ao filtro de medição está o filtro de caracterização. A caracterização dos
fenômenos eletromagnéticos que afetam a qualidade da energia elétrica tem como
objetivo transformar os registros de medição ao longo da monitorização em valores
discretos. O registro de um salto de tensão, por exemplo, é composto de uma série de
88
pontos que representam a amplitude do valor eficaz de uma determinada tensão ao
longo de um determinado tempo, é transformado, basicamente, em um valor de
amplitude e outro de duração equivalentes a este salto de tensão.
Passados estes dois filtros, os dados são armazenados no banco de dados. Quando é
feita uma consulta ao banco de dados, a informação é novamente filtrada para que sejam
elaborados relatórios com objetivos específicos. Isto acontece, por exemplo, se uma
consulta recupera as informações da tensão de regime permanente cujos valores são
inferiores a 0,85 pu em uma dada fase, num dado local de monitorização, de uma dada
pesquisa, em um determinado período.
Certamente, os dados de regime permanente, compostos pelos valores de tensão e de
corrente eficaz e pelos valores dos componentes harmônicos de tensão e de corrente, são
o ponto crítico no que se refere a uma possível sobrecarga de dados. Para evitar que isto
aconteça pode-se criar consultas ao banco de dados que resumam a informação e a
reintroduzam no banco de dados com um estado de tratamento diferente do original. Por
exemplo, uma seqüência de dados de componentes harmônicos, tomados a cada
segundo durante uma hora, pode ser tratada para conter dados de minuto em minuto, se
for tomada a média de componentes harmônicos a cada sessenta registros.
O custo de todas estas etapas de filtragem é a perda de informação. No entanto há que se
encontrar o equilíbrio entre a quantidade e a qualidade de informações. Este ponto pode
ser atingido pela clara definição dos objetivos de monitorização, refletida no correto
ajuste destes filtros.
Sinal amostrado.
Tensão e corrente.
Caracterização
dos distúrbios
Informações
adicionais
Filtro de
medição
Filtro de
Caracterização
Banco de
dados
Armazenamento
de dados
SQL - Linguagem
Estruturada de
Consulta
Filtro de
recuperação de
dados
Relatórios
Sentido da
redução da
quantidade de
dados
Relatórios específicos
para diferentes
objetivos
)LJXUD)OX[RGHLQIRUPDo}HVHRVHQWLGRGHUHGXomRGDTXDQWLGDGHGHGDGRV
89
90
&DStWXOR
(VWXGRGHFDVR
O estudo de caso tem o objetivo de avaliar o desempenho da metodologia de
gerenciamento proposta, verificando as possibilidades de recuperação de dados do
banco de dados na elaboração de relatórios. Conforme mencionado na introdução desta
dissertação, foge ao escopo do trabalho a análise de resultados no sentido de prover
qualquer tipo de diagnóstico, limitando-se à apresentação de dados.
Os casos estudados têm diferentes objetivos de monitorização, ou seja, são diferentes
situações em que o foco de interesse na qualidade da energia elétrica varia.
As informações, ainda na etapa de medições, devem respeitar o objetivo da análise,
sendo adequadamente medidas e registradas. Isto significa que as taxas de amostragem
e os limiares de disparo de registros de distúrbios foram adequadamente ajustados e os
períodos de medição foram adequadamente dimensionados e respeitados.
Três casos independentes, em diferentes pontos do sistema elétrico, com diferentes
níveis de tensão, foram avaliados. O primeiro caso avalia a qualidade de energia elétrica
em uma indústria siderúrgica. Os objetivos são, respectivamente, verificação da tensão
de regime permanente e verificação do nível de distorção harmônica de tensão.
O segundo caso visa estabelecer um levantamento estatístico sobre as variações de
tensão de curta duração, especificamente, afundamentos de tensão, e os transitórios
ocorridos em uma indústria do setor têxtil cujos equipamentos de sua linha de produção
são sensíveis a estes tipos de variações de tensão.
No terceiro estudo de caso foi monitorizada a alimentação de uma rede de
computadores para a verificação e classificação de afundamentos de tensão, além do
possível estabelecimento de correlação entre sua ocorrência e o registro de mau
funcionamento de equipamentos.
91
&DVR±0RQLWRUL]DomRQRVLVWHPDLQWHUQRLQGXVWULDOGHXPDXVLQDVLGHU~UJLFD
O primeiro caso avalia a qualidade de energia elétrica em uma indústria siderúrgica.
Dois pontos de monitorização foram estabelecidos, dentro da subestação principal da
industria (Figura 20), por um período de um mês. Ambos os pontos de monitorização
foram tomados no nível de tensão do barramento principal de alimentação da indústria,
de 20,5 kV, alimentação trifásica, com ligação em delta. O ponto de monitorização 1, ou
local 1, situa-se junto à alimentação de um dos setores de laminação da industria.
As cargas de interesse deste setor são os motores e seus sistemas de acionamento. As
variações de tensão de curta e longa durações podem comprometer o funcionamento,
tanto do circuito de controle como dos circuitos de potência dos acionamentos, podendo
chegar a comprometer a produção, por exemplo, pelas paradas provocadas pela atuação
dos circuitos de proteção do próprio sistema de acionamento.
Para a análise da qualidade de energia neste local de monitorização foram utilizados os
dados de medição de tensão eficaz de regime permanente, tomados a intervalos de 5
minutos durante o período selecionado na consulta ao banco de dados, de 15 dias
(Tabela 9). As estatísticas referentes aos dados selecionados pelo intervalo indicam a
maior amplitude, ou diferença entre o maior e menor valores, para o canal 1, ou tensão
entre as fases R e S.
92
138 kV
TR1
25 MVA
Ponto de
monitorização 1
TR2
25 MVA
Ponto de
monitorização 2
20,5 kV
Laminação
TR 3
12 MVA
6,6 kV
Outras cargas
Outras cargas
TR 4
8,8 MVA
6,6 kV
Outras cargas
TR6 / TR7
1,1 MVA
4000 kW
Outros
acionamentos
M
TR 5
10 MVA
M
0,44 kV
Forno panela
)LJXUD±'LDJUDPDXQLILODUVLPSOLILFDGRGDLQG~VWULDVLGHU~UJLFDDQDOLVDGDHDORFDOL]DomRGRV
SRQWRVGHPRQLWRUL]DomR
Os registros de dados de regime permanente, compostos de valores máximos, médios e
mínimos, ordenados cronologicamente, podem ser resumidos por medidas estatísticas
de locação (e.g. média, mediana) e de dispersão (e.g. desvio padrão), calculadas para as
três categorias de dados, além de poderem ser classificados por sua freqüência de
ocorrência entre os limites de tensão de regime permanente (Tabela 10).
93
7DEHOD±,QIRUPDo}HVGDFRQVXOWDDREDQFRGHGDGRVSDUDUHJLVWURVGHWHQVmRHILFD]
&DQDOGHPHGLomR
'DWDKRUDLQLFLDO
'DWDKRUDILQDO
,QWHUYDOR
1URGHUHJLVWURV
,QWHUYDORGHPHGLomRPLQ
1
05/09/98 0:00:49
19/09/98 23:58:12
14 dias; 23 horas; 57 minutos
4295
05:00
7DEHOD±,QIRUPDo}HVHVWDWtVWLFDVVREUHRVUHJLVWURVGHWHQVmRHILFD]GDFRQVXOWDDREDQFRGH
GDGRV
0i[LPRVSX
0pGLD
1.00573
'HVYLRSDGUmR
0.00887
0HGLDQD
1.00591
0DLRU
1.04039
0HQRU
0.96695
)DL[DVGHWHQVmRSX
9
9
9!
0pGLRVSX
0.99344
0.01012
0.99408
1.02938
0.94701
0tQLPRVSX
0.96800
0.01902
0.96878
1.01732
0.84394
1URGHRFRUUrQFLDV
0
4295
0
1
4294
0
777
3518
0
A partir das categorias de valores, máximos médios e mínimos é possível traçar gráficos
de tendências de valor eficaz afim de ter uma visualização do comportamento da tensão
durante um intervalo de tempo. Utilizando-se dos valores mínimos e máximos para a
construção de um gráfico de tendências, obtém-se um envelope de tensão, dentro do
qual os valores de tensão eficaz, calculados ciclo a ciclo, compreendem-se (Figura 21).
Da mesma forma pode-se traçar o gráfico de tendências para os valores médios. Por
inspeção visual ou por identificação automática de valores fora das faixas de aceitação
dos níveis de tensão eficaz, feita junto ao gráfico de tendências ou a seus respectivos
registros , pode-se detectar a necessidade de visualização do comportamento da tensão
sobre períodos de tempo menores. Um novo gráfico pode ser traçado, com um intervalo
de tempo contido no intervalo de tempo selecionado pela consulta inicial (Figura 22).
94
7HQGrQFLDVGHYDORUHILFD]
/RFDO&DQDO
1.2
>
C
1
@A
B
EF >
6
:
0.8
>?
D< 7
9 :8
7
0.6
;< =
0.4
0.2
5 67
0
05/09/98
10/09/98
15/09/98
Valor máximo
20/09/98
Valor mínimo
"!#$ %'&() *,+-%/. &10 #3214
)LJXUD±(QYHORSHGHWHQVmRIRUPDGRSHORYDORUHILFD]PtQLPRHPi[LPRSDUDXPLQWHUYDORGH
GLDV
/RFDO&DQDO
1.2
id
1
h
fg
de
kl d
\
`
0.8
jb ]
_ `^
]
0.6
ab c
[ \]
0.4
0.2
0
18/09/98
19/09/98
Valor máximo
20/09/98
Valor mínimo
G HI"J KLMN O'PQJ'I"J1RTS-O'U"P1V MXWZY
)LJXUD±(QYHORSHGHWHQVmRIRUPDGRSHORYDORUHILFD]PtQLPRHPi[LPRWRPDGRVHPXP
LQWHUYDORGHWHPSRPHQRUGHGLDV
Os valores obtidos desta consulta podem também ser classificados pela freqüência de
ocorrências em faixas de valores pré estabelecidas. Desta forma tem-se a distribuição de
freqüência dos registros de valor eficaz, para os valores máximos, médios e mínimos
(Figura 23).
95
'LVWULEXLomRGHUHJLVWURVGHYDORUHILFD]
/RFDO&DQDO

4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
90-95
Valores máximos
95-100
100-105
Valores médios
105-110
Valores mínimos
m(npoqZrts'nQuwv x3yXz|{ }~Qyo-s1,v oy-
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDHPIDL[DVGHWHQVmRGHYDORUHILFD]SDUDRVYDORUHPtQLPRV
PpGLRVHPi[LPRVSDUDRLQWHUYDORGHGLDV
O segundo ponto de monitorização, ou local 2, situa-se junto à alimentação de um forno
tipo panela. Os objetivos de monitorização neste ponto são a verificação do nível de
injeção de correntes harmônicas no sistema e a verificação do nível de distorção
harmônica de tensão.
Os harmônicos produzidos por fornos a arco, usados na produção de aço, são
imprevisíveis. Isto ocorre dado à variação ciclo a ciclo de solicitação de corrente. A
corrente de arco é não periódica e a análise revela um espectro de freqüências contínuo,
de freqüências de ordem inteira ou não. Contudo, estudos revelam a predominância de
freqüências de ordem inteira e, normalmente baixa, até a sétima ordem [38]. Pode-se ter
uma idéia do regime de operação do forno pela observação das tendências do valor
eficaz de corrente (Figura 24). As informações sobre os dados desta consulta (Tabelas
11 e 12) mostram uma grande variação da corrente demandada pelo forno.
Os objetos de dados referentes a harmônicos representam registros de um ciclo de forma
de onda tomado em intervalos periódicos. Para análise da distorção harmônica de
corrente – DHC deve-se normalizar os registros como percentuais da máxima corrente
de demanda.
96
/RFDO&DQDO
250
200
®¯°
¬
©ª «¦
¨¦
150
£ ¤¥¥
50
¦§
100
0
04/09/98
06/09/98
08/09/98
Valor máximo
10/09/98
Valor mínimo
3 | t|t| Q ¡ X¢
)LJXUD±7HQGrQFLDVGHYDORUHILFD]GHFRUUHQWHSDUDXPLQWHUYDORGHGLDV
Este processo é necessário porque, quando um registro de forma de onda é tomado em
um instante em que a corrente demandada é baixa, os componentes harmônicos,
calculados em relação a esta pequena corrente, ficam excessivamente grandes e sem
sentido, o mesmo acontece com a DHC calculada para estes valores.
7DEHOD±,QIRUPDo}HVGDFRQVXOWDDREDQFRGHGDGRVSDUDUHJLVWURVGHYDORUHILFD]GHFRUUHQWH
&DQDO
'DWDKRUDLQLFLDO
'DWDKRUDILQDO
,QWHUYDOR
1URGHUHJLVWURV
,QWHUYDORGHPHGLomRPLQ
2
04/09/98 2:02:22
10/09/98 1:58:22
05 dias 23 horas 56 minutos
1658
05:00
7DEHOD±,QIRUPDo}HVHVWDWtVWLFDVVREUHRVUHJLVWURVGHFRUUHQWHHILFD]GDFRQVXOWDDREDQFRGH
0pGLD
'HVYLRSDGUmR
0HGLDQD
0DLRU
0HQRU
GDGRV
0i[LPRV$
51.94169
54.52558
2.41500
213.83376
1.17144
0pGLRV$
19.64841
20.60163
2.10804
61.25556
1.03128
0tQLPRV$
2.41187
3.61516
1.75716
41.22588
0.82836
97
Inicialmente faz-se necessário a determinação da corrente de demanda máxima. Esta
corrente deve ser tomada em intervalos de 15 ou 30 minutos de demanda. É
recomendável que a corrente de carga IL seja calculada como a corrente média da maior
demanda pelos 12 meses precedentes [38].
A corrente de demanda máxima foi calculada como sendo a máxima corrente entre os
valores médios de corrente eficaz. Inicialmente foi feita uma consulta aos dados de
valor eficaz de corrente em um intervalo de 30 dias32. Estes dados, disponíveis em
intervalos de cinco minutos, foram reestruturados em intervalos de 15 minutos, quando
então foi encontrado o valor máximo entre os valores médios calculados, de 18,9 A.
Em seguida foi feita uma consulta ao banco de dados, quando são selecionados os
objetos de dados de harmônicos por período, local e canal. Foi selecionado um período
aproximado de 7 horas, com intervalos entre dados de 5 minutos (Tabela 13). Como o
objetivo deste estudo de caso é simplesmente demonstrar as possibilidades de
recuperação e tratamento dos dados, será admitido que esta taxa de registros se faz
suficiente para a caracterização de harmônicos neste local de monitorização33 (local 2).
7DEHOD±,QIRUPDo}HVGDFRQVXOWDDREDQFRGHGDGRVSDUDRVREMHWRVGHKDUP{QLFRVGHFRUUHQWH
&DQDOGHPHGLomR
'DWDKRUDSULPHLURHYHQWR
'DWDKRUD~OWLPRHYHQWR
,QWHUYDOR
1UR'HUHJLVWURV
2
04/09/98 18:52
05/09/98 2:02
07 horas 10 minutos 00seg
4350
Utilizando este valor de corrente de demanda máxima, juntamente com o valor do
componente de corrente de ordem fundamental, por meio de uma mudança de base,
altera-se todos os registros de harmônicos de um determinado período para que estes
32
Este é o período de dados disponível para o local em questão.
A taxa de registro de forma de onda de ciclo, disponível para análise neste local de monitorização é
pequena devido ao fato desta monitorização ter sido realizada remotamente e com uma limitação para
comunicação de dados. Uma única linha telefônica foi compartilhada para dois equipamentos monitores e
ainda para comunicação de voz entre o local de monitorização e o terminal remoto. A memória dos
equipamentos monitores não suportava armazenar informações pelo período necessário, à taxa necessária,
sendo assim foi feita a opção por reduzi-la.
33
98
passem a ser percentuais da corrente de demanda máxima. Então todos estes objetos
selecionados têm calculados os seus valores de distorção harmônica de corrente,
podendo prover um gráfico de tendências de DDT (Figura 25).
7HQGrQFLDVGH'LVWRUomRGH'HPDQGD
7RWDO''7/RFDO&DQDO
ÄÁ
Ã ÂÁ
Ê
½¾
¼
º»
º
ÄÆ
ÀÁ¿À
ÅÆ
É
Ç ÅÈ
Â
ÅÆ
ÄÁ
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
19:00
20:00
21:00
22:00
±(² ³µ´-¶/·¸-¹
23:00
00:00
01:00
)LJXUD±7HQGrQFLDVGHGLVWRUomRGHGHPDQGDWRWDO''7SDUDXPLQWHUYDORGHKRUDV
Os componentes harmônicos individuais, cada ordem harmônica, podem ter sua média
calculada e o espectro resultante ser graficamente apresentado (Figura 26).
Ë(Ì Í(ÎÏ ÐÒÑ3ÓÏÕÔÖ-ÐØ×ÚÙ1Û(Ì Ü3ÖÞÝQßÕÜXÏ1ÐØÐÒß ÛÎß'ß ×áàß ÐÒÜXß ÛÎÒâÖ-ã¡ÝQÖ
ÜXÏ1ÐäÐß ÛÎßÕÝQß/Ý(ß ×åÖ-Û-ÝQÖ×åæ3çQÌ ×åÖ
èé-Ï(ÜXÖã¡êìë(íîÖÛÖ-ã¡êXï
33.20316
ü ù
ü ø õ
þ ÿ õ
ý û
ûü ú
÷øù ö û õü
ôõ ûü
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
ð ÐwÝQß ×ñÔÖ-ÐØ×ÚÙ1Û(Ì ÜXÖÞèò(ÐwÏZó ï
)LJXUD±(VSHFWURGHIUHTrQFLDVGDGLVWRUomRKDUP{QLFDGHFRUUHQWHSDUDXPLQWHUYDORGH
KRUDV
99
A análise da distorção harmônica de tensão - DHT pode ser feita pela tabela de registros
de DHT ou por sua representação gráfica, apresentada sob a forma de um gráfico de
tendências de distorção harmônica de tensão versus período de interesse (Figura 27).
7HQGrQFLDVGH'LVWRUomR+DUP{QLFDGH
7HQVmR'+7/RFDO&DQDO
1.6
#$ "
1.4
!
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
00:00
01:00
)LJXUD±7HQGrQFLDVGHGLVWRUomRKDUP{QLFDGHWHQVmRSDUDXPLQWHUYDORGHKRUDV
Outras formas de recuperação de dados e análises estatísticas podem ser elaboradas
utilizando os objetos de dados de harmônicos. Pode-se, por exemplo, obter medidas
estatísticas para os valores de DHT ou DDT para determinado período ou ainda tratar
individualmente ordens harmônicas específicas. Para monitorizações realizadas junto ao
ponto de acoplamento comum – PAC, os resultados podem ser automaticamente
comparados a valores normalizados, verificando conformidade ou não, com os mesmos.
100
&DVR±0RQLWRUL]DomRQDLQWHUIDFH&RQVXPLGRU&RQFHVVLRQiULD
O segundo caso avalia a qualidade de energia elétrica no sistema da concessionária,
junto à entrada de energia elétrica de uma indústria do setor têxtil. O objetivo da
monitorização é a avaliação das ocorrências de variações de tensão de curta duração,
especificamente os afundamentos de tensão, e de transitórios impulsivos. O processo
produtivo da indústria interessada utiliza máquinas de texturização, cujos sistemas de
controle e acionamento, baseados no uso de controladores lógicos programáveis - CLP e
acionamentos a velocidade variável – AVV, com controle individual através de
unidades microprocessadas, respectivamente, mostra-se sensível à variações de tensão
de curta duração. A lógica dos CLP apresenta disfunções e os AVV, além de apresentar
disfunções lógicas em seus controles, não conseguem manter a estabilidade de
velocidade dos motores. As conseqüências são perdas na qualidade do produto e
interrupções no processo produtivo, com grande tempo de reinicialização de operação.
Um ponto de monitorização foi instalado no nível de tensão de 138 kV, no ponto de
acoplamento dos sistemas da concessionária e da indústria (Figura 28). O tipo de
conexão elétrica do sistema monitorizado é estrela. A monitorização foi realizada
durante aproximadamente 1 mês, neste único local de monitorização, denominado
local 9.
Uma consulta ao banco de dados seleciona os valores com amplitude menor que 0,95,
no local de monitorização número 9, nos canais de tensão 1, 3 e 5, e ordena,
cronologicamente, os registros de afundamentos de tensão. O resultado desta consulta é
tratado afim de se obter outras informações sobre o conjunto de dados. Foram
registradas 76 ocorrências de afundamentos de tensão, que atenderam os critérios de
consulta, durante o período de monitorização (Tabela 14). Foram calculadas algumas
medidas estatísticas sobre a amplitude (por unidade) e sobre a duração (em segundos)
dos afundamentos de tensão (Tabela 15).
101
SE
138 kV
138 kV
69 kV
69 kV
138 kV
SE
SE
69 kV
SE Indústria
Têxtil
SE
)LJXUD±'LDJUDPDVLPSOLILFDGRGRVLVWHPDHOpWULFRGDFRQFHVVLRQiULDLQGLFDQGRDORFDOL]DomRGD
LQG~VWULDGHLQWHUHVVH
A distribuição de freqüência de ocorrências dos afundamentos de tensão é apresentada
graficamente ou por meio de tabelas, indicando a freqüência em faixas de amplitude
(Figura 29) ou em faixas de duração (Figura 30).
7DEHOD±,QIRUPDo}HVGDFRQVXOWDDREDQFRGHGDGRVSDUDRVUHJLVWURVGHDIXQGDPHQWRVGH
WHQVmR
&DQDOGHPHGLomR
,QWHUYDOR
1URGHUHJLVWURV
1, 3, 5
17/07/98 17:46:56
12/08/98 9:36:57
25 dias 15 horas 50 minutos
76
7DEHOD±,QIRUPDo}HVHVWDWtVWLFDVVREUHRVUHJLVWURVGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRGDFRQVXOWDDR
0pGLD
'HVYLRSDGUmR
0HGLDQD
0DLRU
0HQRU
EDQFRGHGDGRV
$PSOLWXGHSX
0.91288
0.05156
0.94073
0.94965
0.77871
)DL[DVGHDPSOLWXGHSX 2FRUUrQFLDV1UR
9
0
9
18
9
58
'XUDomRVHJ
2.20833
2.79195
0.54167
8.33330
0.08333
102
'LVWULEXLomRGHIUHTXrQFLDGH$03/,78'(GH
DIXQGDPHQWRVGHWHQVmRORFDO
Q P
H
NO G
K LM
I FJH
H
E FG
0.99 - 1
0.97 - 0.98
0.95 - 0.96
0.93 - 0.94
0.91 - 0.92
0.89 - 0.9
0.87 - 0.88
0.85 - 0.86
0.83 - 0.84
0.81 - 0.82
0.79 - 0.8
0.77 - 0.78
0.75 - 0.76
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
% &('*)+*,.-./ 0132)4-.576/ 8 ':92)<;69=2->'?)&(1A@B03&0C58 &.-./ D
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGHDPSOLWXGH
'LVWULEXLomRGHIUHTXrQFLDGH'85$d2GH
p o
g
mn f
j kl
h eig
g
d ef
9.5 - 10
R S(T?UV*W(X.Y Z[3\U<\C]VXB^`_BZa [AUAbc
8.5 - 9
7.5 - 8
6.5 - 7
5.5 - 6
4.5 - 5
3.5 - 4
2.5 - 3
1.5 - 2
0.5 - 1
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGHGXUDomR
Os afundamentos de tensão também podem ser classificados, simultaneamente, pela
duração e amplitude e apresentados sob a forma de uma tabela de freqüência cumulativa
(Tabela 16).
Outra forma de apresentação de dados de afundamentos de tensão é a representação
gráfica de distribuição de freqüência, aqui não cumulativa (Figura 31), indicando os
afundamentos de tensão característicos do local de monitorização.
103
7DEHOD±)UHTrQFLDDFXPXODGDGHRFRUUrQFLDVGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGH
DPSOLWXGHHGXUDomR
$PSOLWXGH
SX
!
76
18
6
0
0
0
0
0
0
0
)UHTrQFLDDFXPXODGD
'XUDomRVHJ
!
!
!
61
41
37
15
5
5
6
2
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
!
33
4
2
0
0
0
0
0
0
0
!
26
1
0
0
0
0
0
0
0
0
2FRUUrQFLDVGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGH
DPSOLWXGHHGXUDomRORFDO
25
20
qsrBtCuvuwyxr(z {}|
~? u:tA
15
10
5
0
{.z ({}|34{.7 z
~ {>*yx(|ABt3xtC7z x.{
{.z ({`|<
Cu{B`Bt ~ |AAA
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDGHRFRUUrQFLDVGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGH
GXUDomRHDPSOLWXGH
104
Além dos afundamentos de tensão, foi avaliada a ocorrência de transitórios no mesmo
local de monitorização, local 9. A ocorrência de transitórios pode ser, também, causa de
má operação de dispositivos eletrônicos de conversão de energia [25]. Controladores
podem interpretar a elevada tensão como um sinal de situação perigosa e, por
segurança, desconectar a carga. Os transitórios podem ainda interferir no gatilhamento
de tiristores. Embora o ponto de medição não esteja localizado junto à carga, esta
análise se faz importante por complementar o estudo de eventuais causas de problemas
no sistema do consumidor ocorridas pela qualidade da energia elétrica, no ponto de
entrega, no sistema da concessionária.
Foi realizada uma consulta para levantamento de todos os transitórios, nos canais de
tensão, ocorridos no local 9 (Tabela 17). O resumo estatístico da consulta é aplicado
sobre os campos referentes aos valores de pico positivo e negativo dos transitórios
(Tabela 18).
7DEHOD±,QIRUPDo}HVGDFRQVXOWDDREDQFRGHGDGRVVREUHWUDQVLWyULRV
&DQDOGHPHGLomR
,QWHUYDOR
1URGHUHJLVWURV
1, 3, 5
18/06/98 7:42:47
12/08/98 7:03:45
61
7DEHOD±,QIRUPDo}HVHVWDWtVWLFDVVREUHRVUHJLVWURVGHWUDQVLWyULRVGDFRQVXOWDDREDQFRGH
GDGRV
0pGLD
'HVYLRSDGUmR
0HGLDQD
0DLRU
0HQRU
3LFRN9
320573.95082
97009.80664
346000.00000
475000.00000
43087.00000
3LFRN9
-304551.73951
135829.32561
-314802.20000
-87054.23000
-507000.00000
105
Os transitórios selecionados podem ser classificados em faixas de amplitude e
apresentados como um gráfico de ocorrências que possibilita a visualização das faixas
de amplitude de maior incidência de ocorrências (Figura 32).
'LVWULEXLomRGHIUHTXrQFLDGH9DORUHVGH3LFR
GHWUDQVLHQWHVORFDO
7
6
5
4
3
2
1
± °
¨
®¯ §
« ¬
© ¦ª¨
¨
¥ ¦§
490 - 500
450 - 440
(*?(. <4( :4 ¡B¢¤£
410 - 400
370 - 360
330 - 320
290 - 300
250 - 260
210 - 220
170 - 180
130 - 140
90 - 100
50 - 60
10 - 20
0
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDGDVRFRUUrQFLDVGHWUDQVLWyULRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGH
DPSOLWXGH3LFRVSRVLWLYRV
A fim de prover informações que possibilitem a correlação da ocorrência de transitórios
com a ocorrência de paralisações na planta do consumidor, pode-se classificar os
transitórios pela hora do dia de seu registro. Assim monta-se o gráfico de ocorrências de
transitórios por hora do dia (Figura 33).
Ainda como formas de apresentação de dados é possível fazer outros tratamentos
estatísticos sobre os dados de uma consulta, como, por exemplo, o levantamento das
freqüências cumulativas de ocorrências de transitórios. Além disto, as consultas podem
filtrar dados de um canal específico e as informações serem apresentadas para cada
canal, individualmente. Uma parte dos dados que não foi explorada é o registro de
comportamento da corrente correspondentes aos afundamentos de tensão.
106
'LVWULEXLomRGHIUHTXrQFLDGHRFRUUrQFLDVGH
WUDQVLHQWHVSRUKRUDGRGLDORFDO
Ï Î
Æ
ÌÍ Å
É ÊË
25
20
15
Ç ÄÈ
10
Ã ÄÅ
5
ÆÆ
0
² ³(´?µ¶*·(¸.¹ º»3¼µ¾½ºC¶¸}»3¼º4¼C¿ ¸ÁÀ?½Â
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDGDVRFRUUrQFLDVGHWUDQVLWyULRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGHKRUD
GRGLD
107
&DVR±0RQLWRUL]DomRGDDOLPHQWDomRGHXPDUHGHGHFRPSXWDGRUHV
O terceiro caso avalia a qualidade da energia elétrica que supre uma rede de
computadores. O objetivo da monitorização efetuada neste local é a verificação da
ocorrência de afundamentos de tensão e o impacto dos mesmos sobre a rede de
computadores. Um ponto de monitorização foi instalado junto à entrada do quadro de
disjuntores de baixa tensão que distribui energia elétrica aos sistemas de iluminação,
arrefecimento e à alimentação dos computadores (Figura 34). O local foi denominado
local 10, a alimentação é trifásica, a conexão é em estrela e a tensão nominal é de
127 V.
Supondo que a instalação elétrica esteja corretamente dimensionada, no que se refere
aos aspectos de cabeamento e aterramento, a energia elétrica entregue no ponto de
acoplamento do circuito em questão pode ser responsável pela má operação dos
equipamentos, ocorrendo falhas como erros de gravação em discos, erros em tempo de
execução de programas e reinicializações não desejadas. Problemas mais sérios como a
danificação de placas que compõem os computadores também podem ocorrer devido a
problemas na qualidade da energia elétrica.
Sistema de
arrefecimento
Sistema de
iluminação
127 V
Periféricos
Servidor
Comp. 01
Comp. 12
)LJXUD±'LDJUDPDVLPSOLILFDGRGDUHGHGHFRPSXWDGRUHVPRQLWRUL]DGD
108
A correlação entre a ocorrência dos afundamentos de tensão e a ocorrência de
problemas no funcionamento da rede é, basicamente, feita pelas informações por parte
dos usuários do sistema. No entanto, a informação de paralisações do sistema devido a
reinicializações não desejadas pode ser obtida por intermédio de programas de
computador. Em um ambiente operacional como o utilizado neste local de
monitorização34 é possível que se tenha a informação das reinicializações do sistema
pelo registro de ações, efetuado pelo recurso de auditoria do sistema.
A monitorização foi realizada por um período de aproximadamente 45 dias. Os dias
iniciais da monitorização, correspondendo a um período sem chuvas, não registraram
afundamentos de tensão. Nos dias subseqüentes, com a entrada do período de chuvas,
foram registradas ocorrências freqüentes. As informações estatísticas dos eventos,
selecionados em uma consulta por local e por período, nos três canais de tensão,
registram a freqüência (Tabela 19) e a severidade dos afundamentos de tensão ocorridos
(Tabela 20).
7DEHOD±,QIRUPDo}HVGDFRQVXOWDDREDQFRGHGDGRVVREUHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmR
&DQDOGHPHGLomR
,QWHUYDOR
1URGHUHJLVWURV
1,3,5
14/02/99 12:42:09
12/03/99 23:02:25
52
7DEHOD±,QIRUPDo}HVHVWDWtVWLFDVVREUHRVUHJLVWURVGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRGDFRQVXOWDDR
0pGLD
'HVYLRSDGUmR
0HGLDQD
0DLRU
0HQRU
)DL[DVGHDPSOLWXGHSX
9
9
9
34
EDQFRGHGDGRV
$PSOLWXGHSX
0.72888
0.10395
0.75354
0.84483
0.40163
1UR2FRUUrQFLDV
18
34
0
Windows NT é marca registrada Microsoft Corporation.
'XUDomRVHJ
0.15321
0.18981
0.09167
0.80002
0.01667
109
A distribuição de freqüência de amplitude dos afundamentos de tensão (Figura 35)
aponta um acúmulo de ocorrências entre 0,77 e 0,85 pu., conforme indicado pela
mediana dos valores de amplitude. A distribuição de freqüência de duração dos
afundamentos de tensão (Figura 36) pode auxiliar no diagnóstico da causa dos
afundamentos de tensão, seja pela comparação com tempos característicos de proteção
do sistema de distribuição ou pelo tempo característico da variação provocada por uma
carga perturbadora identificada.
'LVWULEXLomRGHIUHTXrQFLDGH$03/,78'(GH
30
25
20
Ï Î
Æ
ÌÍ Å
10
É ÊË
Ç ÄÈÆ
5
Ã ÄÅ
15
Æ
0.99 - 1
0.97 - 0.98
0.95 - 0.96
0.93 - 0.94
0.91 - 0.92
0.89 - 0.9
0.87 - 0.88
0.85 - 0.86
0.83 - 0.84
0.81 - 0.82
0.79 - 0.8
0.77 - 0.78
0.75 - 0.76
0
² ³(´*µy¶*·(¸.¹ º»3¼µ¸Ð¹ ¿ ´Ñ¼µ<ÀÒ¼¸>´*µ³(»Óº3³ºÔ¿ ³.¸¹ Â
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGHDPSOLWXGH
Uma tabela de ocorrência cumulativa de afundamentos de tensão (Tabela 21) classifica
os eventos em sua amplitude e duração, simultaneamente. Uma tabela semelhante,
porém com faixas de classificação menores e com informações referentes a um maior
período de monitorização, podem prover um registro gráfico, denominado gráfico de
compatibilidade dos afundamentos de tensão [47], semelhante a um contorno
topográfico, classificando o local de monitorização.
110
'LVWULEXLomRGHIUHTXrQFLDGH'85$d2GH
ò ñ
é
ïð è
ì íî
ê çëé
é
æ çè
0.49 - 0.5
0.45 - 0.46
Õ Ö(×?ØÙ*Ú.Û.Ü ÝÞ3ßØ<ßCàÙ:ÛBá}âBÝ4ã ÞAØAäå
0.41 - 0.42
0.37 - 0.38
0.33 - 0.34
0.29 - 0.3
0.25 - 0.26
0.21 - 0.22
0.17 - 0.18
0.13 - 0.14
0.09 - 0.1
0.05 - 0.06
0.01 - 0.02
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGHGXUDomR
7DEHOD±)UHTrQFLDDFXPXODGDGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSDUDRORFDO
$PSOLWXGH
SX
!
52
52
33
18
5
3
0
0
0
0
)UHTrQFLDDFXPXODGD
'XUDomRVHJ
!
!
!
11
5
3
11
5
3
5
3
3
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
!
3
3
3
0
0
0
0
0
0
0
!
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Para os dados de ocorrências de afundamentos de tensão, classificados em faixas de
amplitude e duração de forma não cumulativa, registra-se, graficamente, o número de
ocorrências por faixas de amplitude e duração dos afundamentos de tensão (Figura 37).
111
2FRUUrQFLDVGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGH
DPSOLWXGHHGXUDomRORFDO
14
12
ósô`õövö÷øô(ù ú`û
ü?ý öõAþ ÿ
10
8
6
4
2
0
ü
ú.ù ( ú`û
öúBõ ü ûAÿ
úù . ú}û
ú
ù úø(û(õ<øõù ø.ú
ÿ
)LJXUD±'LVWULEXLomRGHIUHTrQFLDGHRFRUUrQFLDVGHDIXQGDPHQWRVGHWHQVmRSRUIDL[DVGH
GXUDomRHDPSOLWXGH
Cada evento, referente a um afundamento de tensão, pode ser representado, tomando-se
a amplitude como ordenada e a duração como abscissa, sobre a curva CBEMA (Figura
38) e sobre a curva ITIC (Figura 39). As curvas são semelhantes mas podemos verificar
que a curva CBEMA é mais rigorosa que sua sucessora, a curva ITIC.
Ambos os conjuntos de curvas indicam o limite de suportabilidade de computadores a
variações de tensão de curta duração, aplicando-se, por extensão, a outros equipamentos
microprocessados.
As curvas inferiores fornecem os limites aceitáveis (região acima delas) para os
afundamentos de tensão e interrupções. Os pontos que se encontram fora de seus limites
são potenciais causadores de disfunções na operação dos computadores. Estes pontos
podem ser identificados e contabilizados em estatísticas ou listados com todos seus
outros atributos como data/hora, canal, local etc..
112
Apesar da grande incidência de pontos localizados abaixo da curva inferior, não foi
registrado nenhuma ocorrência de desligamento involuntário (reinicialização), falha, ou
danificação de equipamentos durante o período monitorizado. Esta capacidade de
suportar os afundamentos de tensão ocorreu devido à presença de um equipamento
condicionador de energia, localizado entre os computadores e quadro de alimentação,
justificando sua necessidade.
$IXQGDPHQWRVGHWHQVmR&%(0$
/RFDO
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.001
0.01
0.1
1
10
"!#%$ &'()*#&+
100
7 86 ;/
45 :
31 4 0 5-8
3 42 3 :5
/01 . 9 .2
,-
0.0
1000
)LJXUD±3RQWRVGXUDomR[DPSOLWXGHWUDoDGRVVREUHDFXUYD&%(0$±&RPSXWHU%XVLQHVV
(TXLSPHQW0DQXIDFWXUHUV$VVRFLDWLRQ
Outras formas de apresentação de informações podem ser desenvolvidas utilizando
estrutura de dados das variações de tensão do banco de dados. Os dados podem ser
classificados pela hora do dia de sua ocorrência, buscando encontrar algum padrão de
ocorrência. Ainda neste sentido pode-se buscar encontrar seqüências de ocorrências de
eventos que representem, por exemplo, uma seqüência de operações de religadores do
sistema de distribuição de energia elétrica. Pelos intervalos de tempos entre
afundamentos de tensão consecutivos é possível determinar se sua origem provém do
sistema de transmissão ou do sistema de distribuição, conforme os tempos
característicos de proteção aplicados a estas partes do sistema elétrico, ou ainda se os
afundamentos têm uma outra causa que não a operação de dispositivos de proteção do
sistema.
113
Como o registro de dados das variações de tensão de curta duração no banco de dados,
por uma opção de projeto, não permite a visualização gráfica da variação (valor eficaz
versus tempo), perde-se a idéia da “forma” do afundamento de tensão, ou seja, se o
mesmo consiste da queda de tensão para um patamar seguido do retorno à tensão
nominal (retangular) ou se entre a queda e a recuperação da tensão existe variação de
tensão (irregular). Pela análise das medidas estatísticas registradas pode-se ter uma idéia
desta “forma”, por exemplo, analisando a média e o desvio padrão para cada
afundamento de tensão. Os dados podem também ser recuperados por estas medidas,
assim uma consulta pode recuperar, por exemplo, os afundamentos de tensão de “forma
retangular”.
$IXQGDPHQWRVGHWHQVmR,7,&
ORFDO
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.001
0.01
<=>@?ABCED FGH=IJCFK
0.1
1
10
100
W XV [O
TU Z
SQ T P UMX
S TR S UZ
OPQ N Y NR
LM
0.0
1000
)LJXUD±3RQWRVGXUDomR[DPSOLWXGHWUDoDGRVVREUHDFXUYD,7,&±,QIRUPDWLRQ7HFKQRORJ\
,QGXVWU\&RXQFLO
114
&DStWXOR
&RQFOXV}HV
Um banco de dados, capaz de armazenar informações referentes à qualidade da energia
elétrica e recuperar estas informações para diferentes formas de análise, é uma
ferramenta que pode ser utilizada para diversos fins. A aplicação imediata está no
diagnóstico
de
problemas
relativos
à
qualidade
da
energia
elétrica
pelo
acompanhamento da operação de um sistema elétrico. Esta estrutura pode ainda ser
utilizada na avaliação de dados provenientes de simulações de distúrbios que afetam a
qualidade da energia elétrica, na verificação ou desenvolvimento de índices de
desempenho para sistemas elétricos e no levantamento de características de
sensibilidade de equipamentos.
O banco de dados desenvolvido pode ser considerado como sendo uma parte de um
conjunto de ferramentas em desenvolvimento no Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica da PUC-MG, e deve prover uma base de dados de pesquisas para o
estudo da qualidade da energia elétrica como um todo e dos fenômenos
eletromagnéticos individuais, particularmente, o estudo de harmônicos e dos
afundamentos de tensão, fenômenos que mais afetam a qualidade da energia elétrica.
Ferramentas de simulação podem gerar dados que, uma vez adequadamente formatados,
são inseridos no banco de dados e passam a compartilhar das possibilidades de análise
das informações.
As possibilidades de recuperação de informações indicam que a estrutura de dados
proposta pelo banco de dados está comprometida com os diversos tipos de análise
exigidos por diferentes objetivos de monitorização, como nos casos exemplo. No
entanto, estas possibilidades foram pouco exploradas e, além da melhor exploração das
formas de recuperação e apresentação da informação, a estrutura de dados pode
facilmente sofrer modificações que venham a ser definidas pela necessidade de análises
mais complexas.
115
Do ponto de vista do monitoramento da qualidade de energia, verifica-se a necessidade
de definição de um protocolo de medições que responda a questões como, quando, onde
e por quanto tempo as medições/monitorizações devem se feitas, o sincronismo entre
medições simultâneas realizadas em vários pontos, as capacidades e limitações dos
equipamentos diante dos diferentes objetivos de monitorização etc..
A formatação dos dados de qualidade da energia elétrica para transferência de
informações, dos equipamentos monitores ou de ferramentas de simulação para o banco
de dados, fica impossibilitada de uma generalização. A não existência de um protocolo
de transferência de dados para este tipo de informação exige um esforço de
programação a cada vez que se deseje utilizar informações de uma fonte diferente. Este
problema pode ser melhor tratado quando se dispõe da interface de programas
aplicativos – API do programas de gerenciamento de equipamentos monitores ou de
ferramentas de simulação.
Pode-se afirmar que uma metodologia de gerenciamento da qualidade da energia
elétrica, como a proposta, torna viável a análise de uma grande quantidade de
informações de forma sistemática e automática, atendendo a objetivos específicos
selecionados pelo usuário, consistindo, portanto, numa excelente ferramenta para o
gerenciamento da qualidade da energia elétrica.
3URSRVLomRGHWUDEDOKRVIXWXURV

Implementação de simulações de variações nos parâmetros do sistema elétrico e
inserção destes dados no banco de dados.

Exportação de dados, através de tabelas estáticas e dinâmicas, para páginas da
:RUOG:LGH:HE. As informações contidas no banco de dados pode ser apresentada
116
em formato HTML35. Assim, consultas e tabelas do banco de dados podem ser
apresentadas utilizando das facilidades oferecidas pela ,QWHUQHW.

Reconhecimento de padrões de ocorrência de eventos. Nos fenômenos
eletromagnéticos como as variações de tensão de curta duração, mais
especificamente os afundamentos de tensão, estudo da duração e amplitude das
ocorrências pode ser mais aprofundado, pela utilização do banco de dados e de
ferramentas de simulação, no sentido de identificar características comuns a um
conjunto de ocorrências. Estas características podem identificar, por exemplo,
afundamentos de tensão gerados por dispositivos de proteção do sistema de
distribuição.

Um sistema especialista, utilizando de técnicas de inteligência artificial tais como,
por exemplo, redes neurais e lógica fuzzy [82], pode ser desenvolvido, operando
sobre a base de dados formada, com o objetivo de reconhecimento de padrões e
definição de tendências, possibilitando uma aceleração do processo de estimativa, e
a garantia de índices de certeza pré-estabelecidos, para índices de performance
calculados e, assim, desenvolver uma ferramenta computacional que seja um
elemento efetivo no processo de gerenciamento da qualidade da energia elétrica.
HTML - +\SHU7H[W0DUNXS/DQJXDJH é uma linguagem de descrição de página para a criação de
arquivos que possam ser formatados e exibidos pelos EURZVHUV da :RUOG:LGH:HE.
35
5HIHUrQFLDV%LEOLRJUiILFDVH%LEOLRJUDILD&RPSOHPHQWDU
117
5HIHUrQFLDV%LEOLRJUiILFDV
[01] WAGNER, V., GREEB, T., KRETSCHMANN, R., MORGAN, L., ” Power
System Compatibility with Industrial Process Equipment” , IEEE Industry
Applications Magazine, p.11-15, jan./feb., 1996.
[02] MCGRANAGHAN, M.F., MUELLER, D.R., SAMOTYJ, M.J., “ Voltage Sags in
Industrial Systems” , IEEE Transactions on Industry Applications, v.29, n.2, p.397402, mar./apr., 1993.
[03] LAMOREE, J., MUELLER, D. VINETT, P., JONES, W., SAMOTYJ, M.,
“ Voltage Sags Analysis Case Studies” , IEEE Transactions on Industry
Applications, v.30, n.4, p.1083- 1087, jul./aug., 1994.
[04] GALDI, V., IPPOLITO, L., PICCOLO, A ., VILLACCI, D., “ Study of EMC
Problems on Programmable Logic Controllers” , EMC’96ROMA - International
Symposium on Eletromagnetic Compatibility, C1-10, p.114-119, sep., 1996.
[05] SARMIENTO, H.G., ESTRADA, E., “ A Voltage Sag Study in an Industry with
Adjustable Speed Drives” , IEEE Industry Applications Magazine, p.16-19,
jan./feb., 1996.
[06] BECKER, C., BRAUN, W.JR., CARRICK, K., “ Proposed Chapter 9 for Predicting
voltage Sags (Dips) in Revision to IEEE Std 493, the *ROG %RRN” IEEE
Transactions on Industry Applications, v.30, n.3, p.805-821, may/jun., 1994.
[07] COPEL, “ Método de Cálculo de Afundamento de Tensão para o Sistema de
Transmissão” , SPL/DPET 18/96.
[08] CONRAD, L., LITTLE, K., GRIGG, C., “ Predicting and Preventing Problems
Associated with Remote Fault–Clearing Voltage Dips” , IEEE Transactions on
Industry Applications, v. 27, n.1, p.167-172, jan./feb., 1991.
[09] LECURY, J.P., PELLEGRINI, G., “ Voltage Dips and Short Interruptions, EMC
Compliance” , EMC’96ROMA - International Symposium on Eletromagnetic
Compatibility, I-3, p.351-356, sep., 1996.
118
[10] MANSOOR, A. , GRADY, W.M., CHOWDHURY, A.H., SAMOTHYJ, M.J.,
“ An Invesigation of Harmonics Attenuation and Diversity Among Distributed
Single Fase Power Eletronic Load” , IEEE Transactions on Power Delivery, v.10,
n.1, p.467-473, jan., 1995.
[11] MANSOOR, A. , GRADY, W.M., STAATS, P.T.,THALLAN, R.S.,DOYLE,
M.T., SSAMOTHYJ, M.J., “ Predicting the Net Harmonic Currents Produced by
Large Numbers of Distributed Single Fase Computer Loads” , IEEE Transactions on
Power Delivery, v.10, n.4, p.2001-2005, oct., 1995
[12] GRUZ,T.M., “ A Survey of Neutral Currents in Three-Phase Computer Power
Systems” , IEEE Transactions on Industry Applications, v.26, n.4, p.719-725, jul.,
1990.
[13] KEY,T.S., LAI, J.S., “ Costs and Benefits of Harmonic Current Reduction for
Switch-Mode Power Supplies in Comercial Office Building” , IEEE Transactions on
Industry Applications, v.32, n.5, p.1017-1025, sep., 1996.
[14] LAI, J.S., KEY T.S., “ Effectiveness of Harmonic Mitigation Equipment for
Comercial Office Buildings” , IEEE Transactions on Industry Applications, v.33,
n.4, p.1104-1110, jul./aug., 1997.
[15] ANTIPOFF, C.B., PARREIRAS, A.L., “ Identificação de Harmônicos em Sistemas
com Conversores a Semicondutores” , Eletricidade Moderna, p. 38-41, jan., 1992.
[16] MOHAN,
UNDERLAND,
ROBBINS,
” Power
Electronics – Converters,
Applications and Design” , John Wiley & Sons, New York, 1995.
[17] RAUCH, G. B., “ Automated Power Quality Monitoring Concepts” , II Brazilian
Seminar on Power Quality, São Lourenço, nov., 1997.
[18] BASIC MEASURING INSTRUMENTS, “ Handbook of Power Signatures” , USA,
1993.
[19] DABBS, W.W., SABIN, W.W., GREBE, T.E., METHA, H., “ Probing Power
Quality Data” , IEEE Computer Applications in Power, p.8-14, apr., 1994.
119
[20] KOVAL, D.O., HUGHES, B., "Canadian National Power Quality Survey:
Frequency of Industrial and Comercial Voltage Sags", IEEE Transactions on
Industry Applications, v.33, n.3, p.622-627, may/jun., 1997.
[21] SABIN,D.D., GREBE, T.E., SUNDANRAM, A. , “ Quality Enhances Reliability” ,
IEEE Spectrum, p. 34-41, feb., 1996.
[22] RUDNICK, H., FRANCO, N., HAMMONS, T. J., et al, “ Latin American
Deregulation Processes” , IEEE Power Engineering Review, USA, dec., 1998.
[23] RIBEIRO, T. N., “ Uma Discussão dos Critérios e Normas Relativos à Qualidade
da Energia Elétrica” , Dissertação de Mestrado, PUC-MG, ago., 1998.
[24] ALVES, M.F., FERNANDES, D.E., “ Development of an Automated Power
Quality Management System” , 1999 IEEE/PES Transmission and Distribution
Conference, New Orleans, apr., 1999.
[25] DUGAN, R.C. MCGRANAGHAN,M.F. BEATY, H.W., “ Eletrical Power Systems
Quality” , McGraw- Hill, 1996, 265p.
[26] ALVES, M. F., “ Qualidade da Energia Elétrica - Impacto Sobre o Sistema do
Consumidor” , IV Encontro Nacional de Instalações Elétricas, São Paulo, out., 1995.
[27] KOCH, W., "Customers, Utilities Work Together on Power Quality", Eletrical
World, p.42-47, jun., 1997.
[28] ABREU, J.P., ARANGO, H., OLIVEIRA, J.C., BUENO, A.M., SILVA, S.R.,
“ Reflexões Sobre Qualidade de Energia” , primeiro SBQEE - Seminário Brasileiro
da Qualidade da Energia Elétrica, v.1, p.1-5, 1996.
[29] IEEE STANDARS BOARD, “ IEEE Std 1159 - 1995 - Recommended Pratice For
Monitoring Eletric Power Quality” , USA, nov., 1995, 70p.
[30] IEEE STANDARS BOARD, “ IEEE 446-1995 IEEE Recommended Practice for
Emergency and Standby Power Systems for Industrial and Commercial
Applications (Orange Book)” , USA, 1996, 309p.
[31] SABIN, D.D., GREBE,T.E., MELHORN,C.J., SUNDANRAM, A., “ Distribution
Power Quality Measurement Program” , 48th Power Distribution Conference,
Austin, Texas, oct., 1995.
120
[32] KOVAL, D.O., “ How Long Should Power System Disturbance Site Monitoring Be
to Be Significant ?” , IEEE Transactions on Industry Applications, v.26, n.4, p.705710, jul./aug., 1990.
[33] GCOI/GTAD/GCPS/CTST/GTCP, “ Critérios e Procedimentos para o Atendimento
a Consumidores com Cargas Especiais, regiões N/NE/S/SE” , revisão 1, out., 1997.
[34] GCOI/SCEL/GTAD/GXPS/CTST/GTCP,
“ Procedimentos
de
Medição
para
Aferição da Qualidade da Onda de Tensão Quanto ao Aspecto de Conformidade
(Distorção Harmônica), Flutuação de Tensão e Desequilíbrio de Tensão” , nov.,
1997.
[35] DORR, D.S., “ Point of Utilization Power Quality Study Results” , IEEE
Transactions on Industry Applications, v.31, n.4, p.658-666, jul./aug., 1995.
[36] REID, W.E., "Power Quality Issues - Standards and Guidelines", IEEE
Transactions on Industry Applications, v.32, n.3, p. 625-632, may/jun., 1996.
[37] MELHORN, J. MCGRANAGHAN, M.F. , “ Interpretation and Analysis of Power
Quality Measurements” , IEEE Transactions on Industry Applications, v.31, n.6,
p.1363-1370, nov./dec., 1995.
[38] IEEE STANDARS BOARD, “ IEEE Std 519 - 1992 - Recommended Pratice and
Requirements for Harmonic Control in Eletrical Power Systems” , USA, jun., 1992,
100p.
[39] IEEE STANDARS BOARD, “ IEEE C62.41 - 1991 - Recommended Pratice on
Surge Voltages in Low-Voltage AC Power Circuits” , New York, oct., 1991, 111p.
[40] ARRILAGA, J., BRADLEY, D. A., BODGER, P.S., “ Power System Harmonics“ ,
John Wiley & Sons, New York, 1985, 336p.
[41] BOUWENS, A. J., “ Digital Instrumentation“ , McGraw-Hill Book Company, New
York, 1986, 339p.
[42] FLINN, D.G., DUGAN, R.C., “ A Database for Diverse Power System Simulation
Applications” , IEEE Transactions on Power Systems, v.7, n.2, p.784-790, may
1992.
121
[43] SETZER, V.W., ” Banco de Dados: Conceitos, Modelos, Gerenciadores, Projeto
Lógico, Projeto Físico” , Editora Edgar Blucher Ltda, São Paulo, 1989, 289p.
[44] JENNINGS, R.,“ Usando o Microsoft Access 97” , Campus, Rio de Janeiro, 1997,
1421p.
[45] MICHAELS, K.M., “ Sensible Approaches to Diagnosing Power Quality
Problems” , IEEE Transactions on Industry Applications, v.33, n.4, p.1061-1064,
jul./aug., 1997.
[46] EMERSON, S. L., DARNOVSKY, M., BOWMAN, J. S., “ The Practical SQL
Handbook” , Addison – Wesley Publishing Company, USA, 1989.
[47] DORR, D.S., HUGUES, M.B., GRUZ, T.M., et al., “ Interpreting Recent Power
Quality Surveys to Define the Electrical Environment” , IEEE Transactions on
Industry Applications, v.33, n.6, p.1480-1487, nov./dec., 1997.
[48] BOLLEN, M., H., J., QUADER, M., R., ALLAN, R. N., “ Stochastic Assessment of
Voltage Dips in Large Transmission Networks - Theory and Case Study” , Int.
Conf. on Large High-Voltage Electric Networks (Cigré), Paris, aug., 1998.
%LEOLRJUDILD&RPSOHPHQWDU
[A01] Kjolle, G., Sand, K., Nordly, M., “ A Qualidade de Fornecimento Face as Novas
Tendências do Setor Elétrico” , Eletricidade Moderna, p.104-112, set., 1994.
[A02] Koval, D.O., Carter C., "Power Quality Caracteristics of Computer Loads",
IEEE Transactions on Industry Applications, p. 613-621, may/jun., 1997.
[A03] Hughes, B.M., Chan, J.S., Koval, D.O., "Distribution Customer Power Quality
Experience", IEEE Transactions on Industry Applications, v.29, n.6, p.1204-1211,
nov./dec., 1993.
[A04] Heydt, G.T., Gunther, E., "Post Measurement Processing of Eletrical Power
Quality Data", IEEE Transactions on Power Delivery, oct., 1996.
122
[A05] Kjoille, G., Sand, K., Nordby, M., "A Qualidade do Fornecimento Face às Novas
Tendências do setor Elétrico", Eletricidade Moderna, p.104-112, set., 1994.
[A06] Gunther, E.W., Samotyj, M., "Procedimentos para Avaliar e Melhorar a
Qualidade de Energia", Eletricidade Moderna, p. 218-225, abr., 1997.
[A07] GCOI/GCPS – Eletrobrás, "Critérios Para Atendimento a Clientes com Cargas
Causadoras de Perturbação", Eletricidade Moderna, p.96-104, fev., 1995.
[A08] Koval, D.O., "Power System Disturbance Patterns", IEEE Transactions on
Industry Applications, v.26, n. 3, p.556-562, may/jun., 1990.
[A09] Burke, J.J., Griffith, D.C., Ward, D.J., “ Power Quality – Two Different
Perspectives” , IEEE Transactions on Power Delivery, v.5, n.3, p.1501-1513, jul.,
1996.
[A10] DeDad, J.A., “ Power Quality Site Analysis - Step by Step” , EC&M, p. 26-34,
mar., 1997.
[A11] Day, W.R., Reese, A.B., “ Interrupções do fornecimento: o ponto de vista dos
consumidores” , Eletricidade Moderna, p.178-188, abr., 1995.
[A12] Gunther, E.W., “ On Creating a New Format For Power Quality and Quantity
Data Interchange” , www.electrotek.com.
[A13] Lee, W.J., Gim, J.H., Chen, M.S., Wang, S.P., Li, R.J., “ Development of a Real
Time Power System Dynamic Performance Monitoring System” , IEEE
Transactions on Industry Applications, v.33, n.4, p.1055-1060, jul./aug., 1997.
[A14] Srimivasan, K.., “ Short-Circuit Current Estimation from Measurements of
Voltage and Current During Disturbances” , IEEE Transactions on Industry
Applications, v.33, n.4, jul./aug., 1997.
[A15] Paice, D.A., “ Power Eletronic Converter - Multipulse Methods for Clean
Power” , IEEE Press, New York, 1996.
[A16] Date, C.J., ” Introdução a Sistemas de Bancos de Dados” , Editora Campus, Rio de
Janeiro, 1991.
[A17] Miller, T.J.E., “ Reactive Power Control in Eletric Systems” , John Wiley & Sons,
New York, 1982.
123
[A18] IEEE Standards Board, “ IEEE Std 141-1993 – IEEE Recommended Practice for
Eletric Power Distribution for Industrial Plants” , IEEE Press, New York, 1996.
Grounding Industrial and Commercial Power Systems” , IEEE Press, New York,
1995.
Powering and Grounding Sensitive Eletronic Equipment” , IEEE Press, New York,
1996.
[A21] Heydt, G. T., “ Eletric Power Quality - A Tutorial Introduction” , IEEE Computer
Applications in Power, jan., 1998.
[A22] IEC Standard 1000-4-11, “ Testing and Measurement techniques - Section 11 Voltage Dips, Short Interruptions and Voltage Variations Immunity Tests” , 1994.
[A23] Sutherland, P.E., “ Harmonic Measurements in Industrial Power Systems” , IEEE
Transactions on Industry Applications, v.31, n.1, p.175-183, jan./feb., 1998.
[A24] Simpson, R.H., “ Instrumentation, Measurement Techniques, and Analytical
Tools in Power Quality Studies” , IEEE Transactions on Industry Applications,
v.34, n.3, p.534-548, may/jun., 1998.
[A25] Koval, D.O., Bocancea, R.A, Yao, K, Huges, M.B. “ Canadian National Power
Quality Survey: Frequency and Duration of Voltage Sags and Surges At Industrial
Sites” , IEEE Transactions on Industry Applications, v.34, n.5, p.904-910,
nov./dec., 1998.
[A26] Melhorn, C.J., Davis, T.D., Beam , G.E., “ Voltage Sags: Their Impact on the
Utility and Industrial Customers” , IEEE Transactions on Industry Applications,
v.34, n.3, p.549-558, may/jun., 1998.
[A27] Massey, G.W., “ Estimation Methods for Power System Harmonic Effects on
Power Distribution Transformers” , IEEE Transactions on Industry Applications,
v.30, n.2, p.485-489, mar./apr., 1994.
124
[A28] Bollen, M., H., J., Quader, M., R., Allan, R. N., “ Stochastic Assessment of
Voltage Dips in Large Transmission Networks Theory and Case Study” , Cigré,
Paris, 1998.
[A29] Martzloff, F.D., Gruzs, T,M., “ Power Quality Site Surveys: Facts, Fiction, and
Fallacies” , IEEE Transactions on Industry Applications, v.24, n.6, p.1005-1018,
nov./dec., 1988.
125
$QH[RV
$QH[RV
Anexo 1 - Documentação do Banco de dados de QEE
Anexo 2 - Formulário de pesquisa de campo
5HODomRGHWDEHODVHFDPSRVGREDQFRGHGDGRVGH4XDOLGDGHGD(QHUJLD(OpWULFD
,WHP
7DEHOD
1RPHGRFDPSR
'HVFULomRGRFDPSR
7LSRGRFDPSR 7DP
01
Dados_Medicao
Id_Local
Identificação de local associado
Número (Longo)
4
02
Dados_Medicao
Tensao_Linha_Sup
Tensão de linha superior do TP
Número (Simples)
4
03
Dados_Medicao
Tensao_Linha_Inf
Tensão de linha inferior do TP
Número (Simples)
4
04
Dados_Medicao
Tensao_Neutro_Sup
Tensão de neutro superior do TP
Número (Simples)
4
05
Dados_Medicao
Tensao_Neutro_Inf
Tensão de neutro inferior do TP
Número (Simples)
4
06
Dados_Medicao
Corrente_Linha_Sup
Corrente de linha superior do TP
Número (Simples)
4
07
Dados_Medicao
Corrente_Linha_Inf
Corrente de linha inferior do TP
Número (Simples)
4
08
Dados_Medicao
Corrente_Neutro_Sup
Corrente de neutro superior do TP
Número (Simples)
4
09
Dados_Medicao
Corrente_Neutro_Inf
Corrente de neutro inferior do TP
Número (Simples)
4
10
Dados_Medicao
Nome_Canal_1
Nome designado ao canal 1
Texto
40
11
Dados_Medicao
Grandeza_Canal_1
Grandeza designada ao canal 1
Texto
20
12
Dados_Medicao
Unidade_Canal_1
Unidade da grandeza do canal 1
Texto
10
13
Dados_Medicao
Nome_Canal_2
Texto
40
14
Dados_Medicao
Grandeza_Canal_2
Texto
20
15
Dados_Medicao
Unidade_Canal_2
Texto
10
16
Dados_Medicao
Nome_Canal_3
Texto
40
17
Dados_Medicao
Grandeza_Canal_3
Texto
20
18
Dados_Medicao
Unidade_Canal_3
Texto
10
19
Dados_Medicao
Nome_Canal_4
Texto
40
20
Dados_Medicao
Grandeza_Canal_4
Texto
20
21
Dados_Medicao
Unidade_Canal_4
Texto
10
22
Dados_Medicao
Nome_Canal_5
Texto
40
23
Dados_Medicao
Grandeza_Canal_5
Texto
20
24
Dados_Medicao
Unidade_Canal_5
Texto
10
25
Dados_Medicao
Nome_Canal_6
Texto
40
26
Dados_Medicao
Grandeza_Canal_6
Texto
20
27
Dados_Medicao
Unidade_Canal_6
Texto
10
28
Dados_Medicao
Nome_Canal_7
Texto
40
29
Dados_Medicao
Grandeza_Canal_7
Texto
20
30
Dados_Medicao
Unidade_Canal_7
Texto
10
31
Dados_Medicao
Nome_Canal_8
Texto
40
32
Dados_Medicao
Grandeza_Canal_8
Texto
20
33
Dados_Medicao
Unidade_Canal_8
Texto
10
34
Dados_Medicao_Grandezas/Unidades
Grandeza
Nome da grandeza
Texto
20
35
Dados_Medicao_Grandezas/Unidades
Unidade
Unidade da grandeza
Texto
10
36
Dados_Medição_Nome Canal
Nome_Canal
Nome designado ao canal de medição
Texto
40
37
Eventos_Disturbios_RMS
Id_Dist_RMS
Identificação do distúrbio de valor eficaz
Número (Longo)
4
38
Id_evento
Identificação do evento
Número (Longo)
4
39
Amp_Max
Amplitude da variação - Valor Máximo
Número (Duplo)
8
40
Amp_Med
Amplitude da variação - Valor Médio
Número (Duplo)
8
41
Amp_Min
Amplitude da variação - Valor Mínimo
Número (Duplo)
8
42
Dur_Max
Duração da variação - Valor Máximo
Número (Duplo)
8
43
Dur_Med
Duração da variação - Valor Médio
Número (Duplo)
8
44
Dur_Min
Duração da variação - Valor Mínimo
Número (Duplo)
8
45
Media_Max
Média dos valores registrados - Valor Máximo
Número (Duplo)
8
46
Media_Med
Média dos valores registrados - Valor Médio
Número (Duplo)
8
47
Media_Min
Média dos valores registrados - Valor Mínimo
Número (Duplo)
8
48
Des_Max
Desvio padrão dos valores registrados - Valor Máximo
Número (Duplo)
8
49
Des_Med
Desvio padrão dos valores registrados - Valor Médio
Número (Duplo)
8
50
Des_Min
Desvio padrão dos valores registrados - Valor Mínimo
Número (Duplo)
8
51
Med_Max
Mediana dos valores registrados - Valor Máximo
Número (Duplo)
8
52
Med_Med
Mediana dos valores registrados - Valor Médio
Número (Duplo)
8
53
Med_Min
Mediana dos valores registrados - Valor Mínimo
Número (Duplo)
8
54
Max_Max
Valor máximo entre os valores registrados - Valor Máximo
Número (Duplo)
8
55
Max_Med
Valor máximo entre os valores registrados - Valor Médio
Número (Duplo)
8
56
Max_Min
Valor máximo entre os valores registrados - Valor Mínimo
Número (Duplo)
8
57
Min_Max
Valor mínimo entre os valores registrados - Valor Máximo
Número (Duplo)
8
58
Min_Med
Valor mínimo entre os valores registrados - Valor Médio
Número (Duplo)
8
59
Min_Min
Valor mínimo entre os valores registrados - Valor Mínimo
Número (Duplo)
8
60
Eventos_Estampa
Id_Evento
Número (Longo)
4
61
Eventos_Estampa
Id_Canal
Identificação do canal de Medição
Número (Inteiro)
2
62
Eventos_Estampa
DataHora_Evento
Data e hora de ocorrência do evento
Data/Hora
8
63
Eventos_Estampa
Id_Local
Identificação do local de monitorização
Número (Longo)
4
64
Eventos_Estampa
Id_Tipo_Evento
Caractere que representa um tipo de evento
Número (Longo)
4
65
Eventos_Estampa
Id_Parametros
Identificação dos parâmetros de aquisição de dados
Número (Longo)
4
66
Eventos_Estampa
Estado_Evento
Identificação do estado de tratamento do evento
Texto
1
67
Eventos_Harmonico
Id_Harm
Identificação do registro de valor do evento
Número (Longo)
4
68
Eventos_Harmonico
Id_Evento
Número (Longo)
4
69
Eventos_Harmonico
Ordem
Ordem harmônica
Número (Byte)
1
70
Eventos_Harmonico
Modulo
Módulo da componente harmônica
Número (Simples)
4
71
Eventos_Harmonico
Angulo
Angulo da componente harmônica
Número (Simples)
4
72
Eventos_Tendencias_RMS
Id_Tend_RMS
Identificação do registro de valor do evento
Número (Longo)
4
73
Id_Evento
Número (Longo)
4
74
Data_Hora
Data/Hora do registro
Data/Hora
8
75
Valor_Max
Valor máximo da grandeza amostrada
Número (Simples)
4
76
Valor_Med
Valor médio da grandeza amostrada
Número (Simples)
4
77
Valor_Min
Valor mínimo da grandeza amostrada
Número (Simples)
4
78
Eventos_Tipos
Id_Tipo_Evento
Identificação de um dado tipo de evento
Número (Longo)
4
79
Eventos_Tipos
Nome_Evento
Nome de um evento
Texto
40
80
Eventos_Tipos
Descricao_Evento
Descrição de um tipo de evento
Memorando
81
Eventos_Transitorios
Id_Impulso
Identificação do impulso
Número (Longo)
4
82
Id_evento
Número (Longo)
4
83
Pico_Positivo
Valor de pico positivo do impulso
Número (Longo)
4
-
84
Pico_Negativo
Valor de pico negativo do impulso
Número (Simples)
4
85
Tempo_Sub
Tempo de subida do impulso
Número (Simples)
4
86
Tempo_Dec
Tempo de decaimento do impulso
Número (Simples)
4
87
Comp_Freq_Pri
Componente de freqüência primária
Número (Longo)
4
88
Local_Monitorizacao
Id_Local
Número (Longo)
4
89
Local_Monitorizacao
Nome_Local
Nome designado ao local de monitorização
Texto
40
90
Local_Monitorizacao
Descricao_Local
Descrição do local da monitorização
Memorando
91
Local_Monitorizacao
Tipo_Alimentacao
Tipo de alimentação do local monitorado
Texto
50
92
Local_Monitorizacao
Frequencia_Alimentacao
Freqüência de alimentação do local monitorado
Número (Inteiro)
2
93
Local_Monitorizacao
Data_Inicio_Monitoramento
Data de início do período de monitorização
Data/Hora
8
94
Local_Monitorizacao
Data_Fim_Monitoramento
Data de fim do período de monitorização
Data/Hora
8
95
Local_Monitorizacao
Tensao_Nominal
Tensão nominal do local de monitorização
Número (Longo)
4
96
Local_ Monitorizacao_Contato
Id_Pesquisa
Relacionamento com uma pesquisa
Número (Longo)
4
97
Id_Contato
Identificação do contato no local de monitorização
Número (Longo)
4
98
Nome_Empresa
Nome da empresa onde está se realizando a monitorização
Texto
40
99
Nome_Contato
Nome do Contato junto ao ponto de monitorização
Texto
30
100
Cargo_Contato
Cargo do Contato
Texto
30
101
Endereço
Endereço ou caixa postal.
Texto
60
102
Cidade
Cidade
Texto
15
103
Estado
Estado
Texto
15
104
CEP
CEP
Texto
9
105
País
País
Texto
15
106
Telefone_Fax
Número do código de área + número do telefone de contato para fax
Texto
24
107
Telefone_Voz
Número do código de área + número do telefone de contato para voz
Texto
24
108
Telefone_Dados
Número do código de área + número do telefone de contato para conexão do
instrumento monitor
Texto
24
109
Strng_Inic_Pc
Caracteres de inicialização do modem do computador receptor remoto
Texto
40
110
String_Inic_Ap
Caracteres de inicialização do modem do equipamento monitor
Texto
40
111
Obs_Contato
Observações
Memorando
-
-
112
Parametros_Medicao
Id_Parametros
Identificação de um conjunto de ajustes de medição
Número (Longo)
4
113
Parametros_Medicao
Id_Local
Número (Longo)
4
114
Parametros_Medicao
Data_Ajuste
Data/Hora de ajuste
Data/Hora
8
115
Parametros_Medicao
Intervalo_Amostras_Harm
Harmônicas - Intervalo de amostragem entre ciclos (em ciclos)
Número (Longo)
4
116
Parametros_Medicao
Nro_Comp_Harmonicas
Número de componentes harmônicas registradas
Número (Byte)
1
117
Parametros_Medicao
Intervalo_Amostras_RMS
Intervalo de registro de valores RMS (em ciclos)
Número (Longo)
4
118
Parametros_Medicao
Limite_Sup_RMS_Fase_A
Limiar superior para registro de distúrbio RMS na fase A
Número (Simples)
4
119
Parametros_Medicao
Limite_Sup_RMS_Fase_B
Limiar superior para registro de distúrbio RMS na fase B
Número (Simples)
4
120
Parametros_Medicao
Limite_Sup_RMS_Fase_C
Limiar superior para registro de distúrbio RMS na fase C
Número (Simples)
4
121
Parametros_Medicao
Limite_Sup_RMS_Neutro
Limiar superior para registro de distúrbio RMS no neutro
Número (Simples)
4
122
Parametros_Medicao
Limiar_Inf_RMS_Fase_A
Limiar inferior para registro de distúrbio RMS na fase A
Número (Simples)
4
123
Parametros_Medicao
Limiar_Inf_RMS_Fase_B
Limiar inferior para registro de distúrbio RMS na fase B
Número (Simples)
4
124
Parametros_Medicao
Limiar_Inf_RMS_Fase_C
Limiar inferior para registro de distúrbio RMS na fase C
Número (Simples)
4
125
Parametros_Medicao
Limiar_Inf_RMS_Neutro
Limiar inferior para registro de distúrbio RMS no neutro
Número (Simples)
4
126
Parametros_Medicao
Histerese_Fase_A
Limiar de histerese para registro de distúrbio RMS na fase A
Número (Simples)
4
127
Parametros_Medicao
Histerese_Fase_B
Limiar de histerese para registro de distúrbio RMS na fase B
Número (Simples)
4
128
Parametros_Medicao
Histerese_Fase_C
Limiar de histerese para registro de distúrbio RMS na fase C
Número (Simples)
4
129
Parametros_Medicao
Histerese_Neutro
Limiar de histerese para registro de distúrbio RMS no neutro
Número (Simples)
4
130
Parametros_Medicao
Limiar_Valor_Pico_Impulso
Mínimo valor de pico para o qual se registra um impulso
Número (Simples)
4
131
Ocorrencias _Campo
Id_Ocorrencias_Campo
Código de registro de ocorrência de campo
Número (Longo)
4
132
Ocorrencias _Campo
Data_Ocorrencia
Data exata da ocorrência do problema de qualidade de energia
Data/Hora
8
133
Ocorrencias _Campo
Id_Local
Número (Longo)
4
134
Ocorrencias _Campo
Tipo de falha de sistema microprocessado verificada em
Número (Longo)
4
135
Ocorrencias _Campo
Tipo de ocorrência verificada no sistema elétrico
Número (Longo)
4
136
Ocorrencias _Campo
Tipo de falha de dispositivo verificada em equipamentos
Número (Longo)
4
137
Ocorrencias _Campo
Id_Periodicidade
Identificador de periodicidade de ocorrência de campo
Número (Longo)
4
138
Ocorrencias _Campo
Observacoes
Observações sobre a ocorrência de campo
Memorando
-
139
Ocorrencia_Campo_Evidencias_Fisicas
Identificador de ocorrências físicas
Número (Longo)
4
140
Ocorrencia_Campo_Evidencias_Fisicas
Evidencias_Fisicas
Descrição de evidência física
Texto
50
141
Ocorrencia_Campo_Periodicidade
Id_Periodicidade
Itentificador de periodicidade
Número (Longo)
4
142
Ocorrencia_Campo_Periodicidade
Periodicidade
Periodicidade de ocorrência de falhas
Texto
50
143
Ocorrencia_Campo_Falha_Equipamento
Identificador de tipo de falha de equipamento
Número (Longo)
4
144
Ocorrencia_Campo_Falha_Equipamento
Tipo_Falha_Equipamento
Descrição de tipo de falhas de equipamento
Texto
50
145
Ocorrencia_Campo_Falha_Sistema
Identificador de tipo de falha de sistema
Número (Longo)
4
146
Ocorrencia_Campo_Falha_Sistema
Tipo_Falha_Sistema
Descrição de tipo de falhas de sistema
Texto
50
147
Pesquisa_Monitoriazcao
Id_Pesquisa
Identificação da pesquisa de qualidade de energia
Número (Longo)
4
148
Nome_Pesquisa
Nome designado à pesquisa
Texto
50
149
Descricao_Pesquisa
Descrição da pesquisa de qualidade de energia
Memorando
-
150
Data_Inicio
Data de início da pesquisa
Data/Hora
8
151
Data_Fim
Data de encerramento da pesquisa
Data/Hora
8
152
ITIC
Id_Ponto
Identificação do ponto
Número (Longo)
4
153
ITIC
Tempo
Tempo de duração da variação em milisegundos
Número (Duplo)
8
154
ITIC
Amplitude_Lim_Sup
Amplitude do limite superior em tensão percentual
Número (Duplo)
8
155
ITIC
Amplitude_Lim_Inf
Amplitude do limite inferior em tensão percentual
Número (Duplo)
8
156
CBEMA
Id_Ponto
Identificação do ponto
Número (Longo)
4
157
CBEMA
Tempo
Tempo de duração da variação em milisegundos
Número (Simples)
4
158
CBEMA
Amplitude_Lim_Inf
Amplitude do limite inferior em tensão percentual
Número (Simples)
4
159
CBEMA
Amplitude_Lim_Sup
Amplitude do limite superior em tensão percentual
Número (Simples)
4
)RUPXOiULRSDUD7RPDGDGH&RQKHFLPHQWRGH3UREOHPDVGH4XDOLGDGHGH(QHUJLD
" iiii "i

" ±"v ¬ ®"¢ i
Código do local:
O barr. do neutro esta isolado do quadro do painel?

Descrição do local:_______
"
"

Os condutores estão devidamente dimensionados?

"
Neutro e terra estão separados para cada ramo de circuito?

© ¢ Todas
ª ii estão devidamente apertadas?
"i"vas" conexões
² ³ ´µi¶·¯¸ ¹ ´iº@¸ »µ¼i·i»¶½¸ µ·i¾¶³ ¹ ¸ ¼
Paralisação do sistema?
_____
CA
QT
Reinicializações?
_____
CA
QT

Erros de dados?
_____
CA
QT
Erros
de¡disco
¢ £i?
_____
CA
QT

transformadores, equipamentos de raio x)

Falhas de Hardware?
_____
CA
QT
Perda de controle do processo? _____
CA
QT

Danos em dispositivos remotos? _____
CA
QT
CA
QT

¡¤ "¥ i¦ " i

Falha na placa de I/O?
_____
_____CA
Desligamento de disjuntores?
_____HA
Sobreaquecimento de transformadores?_____
HA
Sobreaquecimento de motores?
_____HA
QT
Interferência no circuito de comunicação?____HA
CA
Falha no capacitor de correção de FP? _____HA
QT
Desempenho errático de cargas elétricas?____HA QT
Redução da eficiência do sistema elétrico?____
HA

Descargas atmosféricas?
Queima de fusíveis?
HA
_____
§¨ - Cabeamento e Aterramento
© ª - Qualidade de Tensão
«¨
i ¬ ii""v-"Harmônicas
i¬ ¬ ¥

Ocorrência de arcos elétricos?
_____
Sim
Não
Há um registro de falhas?
Sim
Não
O fabricante foi consultado?
Sim
Não

Os problemas estão piorando?
O que ele recomendou?
Sim
Não

Dia da semana? S T

A referência de terra está instalada?

O neutro e o terra estão devidamente separados?
cargas
indutivas?(motores,
Operação de UPSs no local?

Cargas com elevadas correntes de inrush?

dos fusíveis ou disjuntores?

Ocorrem faltas em outro circuito ?
relés,
Sobrecarga do cabeamento ou incorreto dimensionamento

Isolamento danificado?

São utilizados capacitores para correção de FP?

² ³ ´µi¶O·¯carregamento
¸ ¹ ´iº@¸ »µ¼i·i»¶½vº±é»balanceado
µº¯´¶±¶¸ »µ¿¹ ¸ ¼ entre as fases?

Chaveamento de capacitores/alimentadores?

Incorreto ajuste do tap do transformador?

Limpeza de faltas?

Alimentador de baixa tensão?

«¬ Percentual
À de carregamento do transformador?

Existem cargas não lineares no local?

Muitos computadores?

Conversores de estado sólido de potência?

Fontes chaveadas?
"£Acionadores
" ¤iv¬ ai velocidade variável?
Fornos a arco?

Á ®iIluminação
¬ ¤iii"Â tipo descarga?
Q S S D Todos Randômico
"vi®i v¯ ¬ ¬
¡¢" £ "°¬ ¤ io£"¬ £
Hora do dia?

de

A quanto tempo o problema ocorreu?

Chaveamento
HA

§ ¬ ¬ Suas
i recomendações
i "£"ajudaram?
¬ ®"

i
As conexões de terra estão limpas e apertadas?

ª ¬ iAsi conexões
¬ i¬ do equip. de serviço estão apertadas?

Os condutores estão devidamente dimensionados?

O aterramento do equip. esta devidamente conectado?

O eletrodo de aterramento é suficiente?

O neutro e o terra estão devidamente separados?

O condutor do eletrodo de aterramento esta instalado?
Todas as conexões estão apertadas?
\]"^ ]`_ a`bc`d ef
gih ]b"jd kl ]mon`n_ p`ecq]"jsr putvd ewbpjd bwExpyo]`_zo{el d r |x_}pkl ]~j` , IEEE Transactions on
Michaels, K.M.,
Industry Applications, vol. 33, no. 4, Jul/Aug, 1997.