ARQUITETURAS DE CONTROLE VOLT/VAR

O controle dos equipamentos de regulação pode ser feito localmente através de ajustes preestabelecidos, geralmente com ações disparadas pela violação de limiares – conforme apresentado na seção 2.1 – ou por acionamento remoto através de ajustes periódicos. Basicamente, o controle de tensão e potência reativa pode empregar uma das seguintes arquiteturas de automação: o controle local e o centralizado. O controle centralizado pode ser concentrado na subestação (também chamado de descentralizado) ou em uma central de controle que seja responsável por alimentadores de várias subestações da mesma concessionária, conforme representado em [5], [18] e [28].

1) Controle Local: controle simples, não possui infraestrutura de comunicação, e é atuado manualmente ou automaticamente com base nas medições locais de determinada

grandeza elétrica. Neste caso, a inteligência está localizada apenas nos controles locais dos equipamentos – tendo automação local na forma de IEDs (do inglês, Intelligent

Electronic Devices) isolados. Para a aplicação desta arquitetura de controle Volt/Var

não é necessário um alto nível de modernização do sistema de distribuição.

De acordo com a classificação proposta em [3], o uso do controle local pode estar vinculado a um Nível 0 de modernização da rede de distribuição, no qual a maioria dos processos é feita manualmente ou com pouca automação. Composto principalmente por dispositivos eletromecânicos; não há comunicação de dados; e a maioria das ações é baseada em medições locais. Monitoramento e controle remotos dos equipamentos do alimentador não são possíveis neste nível.

2) Controle Centralizado: é mais complexo que o controle local, pode compreender toda a rede de distribuição de uma concessionária e tem sua lógica implementada em centrais de processamento dos equipamentos controláveis. Permite interações entre os equipamentos de regulação e precisa de uma infraestrutura avançada de comunicação em duas vias. Geralmente apresenta um DMS na central de controle, e está no topo do nível hierárquico do VVC.

Uma variação de seu uso inclui considerar a estrutura de controle fora do centro de operação de distribuição (COD), por exemplo em alguma subestação da rede de distribuição. Tal uso pode ser designado como controle descentralizado ou centralizado na subestação, no qual a lógica de controle é estabelecida geralmente na própria subestação. Pode ser considerado como um nível intermediário de controle que atende as necessidades de uma região mais restrita, possuindo suas próprias vias de comunicação, além de um sistema DMS exclusivo. Esta arquitetura permite uma troca de informações mais rápida que a do controle centralizado (que abrange uma área maior) e quanto mais alimentadores por SE, mais custo-efetiva ela se torna.

O uso de arquiteturas de controle que funcionem de maneira centralizada, possuindo seu próprio sistema de gerenciamento, é possibilitado pelo avanço no processo de modernização das concessionárias de distribuição. Tal processo tem sido notório nos últimos anos, e mesmo sem o interesse de instalar grandes quantidades de geração distribuída em seus sistemas, o desejo das concessionárias por um maior nível de automação, que permita melhorar a qualidade e confiabilidade da energia, vem crescendo gradativamente [11].

Segundo [3], diferentes configurações de automação podem ser consideradas para aplicação do controle Volt/Var centralizado. Os níveis 1, 2 e 3 aqui descritos são

exemplos de como o controle centralizado pode ser incrementado dependendo do nível de modernização do sistema de distribuição. O Nível 1, por exemplo, destaca o uso do controle Volt/Var centralizado para uma técnica de controle baseada em regras; já o Nível 2 permite o uso integrado dos equipamentos controláveis, possibilitando inclusive a otimização Volt/Var; e o Nível 3, semelhante ao Nível 2 com relação ao controle Volt/Var, considera a existência de equipamentos mais avançados na rede de distribuição. Uma descrição mais detalhada destes três níveis é apresentada a seguir.  Nível 1: Controle remoto e automação da subestação – utiliza dispositivos

eletrônicos inteligentes (IEDs) e estrutura de comunicação de dados para atribuir monitoramento e controle nas subestações, possibilitando a troca de informações entre os IEDs da subestação e o centro de controle (que geralmente possui um sistema SCADA – do inglês, Supervisory Control and Data Acquisition). A existência do sistema SCADA e das estruturas de comunicação deste nível permitem uma aplicação do VVC baseada em regras, a qual tem sua lógica centralizada e pode considerar mais de uma subestação, mas que não considera um controle integrado de todos os equipamentos participantes do Volt/Var. A Figura 2-9 ilustra este nível.

Figura 2-9 – Nível 1 de modernização (Extraído de [3]).

 Nível 2: Controle remoto e automação do alimentador – O alimentador apresenta monitoramento remoto e controle avançado que permitem a coordenação dos equipamentos de campo. Este nível inclui a instalação de sensores inteligentes em muitos locais estratégicos ao longo do alimentador, além de infraestruturas de comunicação de duas vias. O VVC neste nível pode ser implementado de maneira integrada, ou seja, como IVVC, e a otimização também pode ser realizada com um controle que funcione de maneira centralizada. A Figura 2-10 ilustra este nível.

Figura 2-10 – Nível 2 de modernização (Extraído de [3]).

 Nível 3: Integração e controle de GD e armazenamento de energia – Mais alto nível, inclui armazenamento de energia, fontes estáticas de potência reativa e estruturas de controle e comunicação avançadas. O controle Volt/Var integrado e centralizado pode ser aperfeiçoado através do uso dos novos equipamentos baseados em eletrônica de potência. A Figura 2-11 ilustra este nível com todos os componentes de uma rede moderna.

Figura 2-11 – Nível 3 de modernização (Extraído de [3]).

Além de influenciar na arquitetura do controle Volt/Var, o nível de modernização do sistema de distribuição influencia suas estratégias de controle, permitindo – além da manutenção do perfil de tensão e do fator de potência em limites aceitáveis – o estabelecimento de novas metas, tais como [29]:

 Permitir que o operador sobreponha um comando;

 Executar suas ações mesmo com a reconfiguração do alimentador;

 Considerar a integração de novos dispositivos (e.g. GD, STATCOM, veículos elétricos, entre outros);

 Prover um controle coordenado ótimo.

Estas metas podem ser atingidas utilizando-se métodos de solução Volt/Var adequados, conforme os discutidos a seguir, cujo foco é no controle Volt/Var integrado.