Tradicionalmente, o sistema elétrico é operado por limites em função da capacidade elétrica das instalações, o que não retrata da melhor forma a capacidade física dessas instalações. Existe uma folga implícita, devido principalmente ao conservadorismo dos parâmetros do método de cálculo da capacidade elétrica. O monitoramento das condições operativas das linhas aéreas permite operar o sistema com informações precisas de campo, possibilitando a maximização do nível de carregamento das LTs. Estudos (Silva et al., 2005) mostram que o nível de carregamento das LTs pode ser aumen- tado em até 30% do valor máximo admissível em projeto.
Há alguns anos atrás não existiam equipamentos comercialmente vendidos para a monitoração em tempo real das LTs. Somente nessa última década foram desenvolvidos diversos produtos com diferentes metodologias para medir a temperatura do condutor, direta ou indiretamente (Nascimento et al., 2004; Stephen, 2000). Dentre os métodos e sistemas conhecidos para medição da temperatura, em escala comercial e em fase de desenvolvimento, podemos citar:
- DTS System (distributed temperature sensing): Fibra de vidro no condutor. Medida distribuída ao longo da fibra de vidro. Fonte de laser envia luz e depois são detectadas a reflexão e a dispersão da luz. Alcance: comprimento máximo 25km, resolução espacial 4 m, precisão 2ºC. A 12km a precisão é de 1ºC. É um dos mais caros (Boot et al., 2002);
- Power Donut: A temperatura do condutor é medida pelo contato do termistor. Foram relatados problemas na comunicação;
- Power Donut2: Evolução do Power Donut. É capaz de medir valores de corrente, tensão, MW, MVAr, MWh e temperatura do condutor. Armazena os dados e os transmite usando tecnologia celular GSM (USi-Power, 2005);
- TRM (Thermal Rating Monitoring), da PTI: Consiste de um bastão que simula o condutor sob a ação do ambiente;
- CAT-1: Mede a tensão mecânica. Sistema completo com medições, previsões e alarmes. Pro- duto comercializado pela The Valley Group;
- DGPS, da Pserc (Power System Engeneering Research Center). Flecha medida diretamente pela diferença de dois GPS (differential global positioning). Em desenvolvimento (Heydt and Olsen, 2002);
- Sagometer, da EDM: utiliza processamento de imagens. Uma "smart" câmera captura a ima- gem de uma targeta presa ao condutor e processa as coordenadas x e y. Monitora o movimento vertical e horizontal do cabo. A instalação é rápida e não requer o desligamento da linha. Suporta comunicação via celular, rádio frequência, satélite e internet sem fio. Mais informações podem ser encontradas em http://www.edmlink.com/sagometer.html
- Sonar: funciona através de uma trena eletrônica que mede a altura cabo-solo. A principal desvantagem desse sistema é estar sujeito a vandalismo pois o sistema é todo instalado no chão.
- Trena Óptica: medidor de altura cabo-solo a Laser. Ao contrário do sonar este ficará instalado no condutor. Utiliza comunicador via satélite e a alimentação para as partes integrantes do equipamento, em baixa tensão, é extraída da própria linha de alta tensão. Em desenvolvimento pelo Lactec (Carvalho et al., 2003);
- Dados Ambientais: Estação meteorológica. Possibilita a aplicação em várias linhas de uma região climaticamente homogênea, e a sua precisão depende da distância dos sensores à linha. Para o cálculo da temperatura do condutor é necessária a informação da corrente na linha. Combinando dois ou mais métodos como, por exemplo, o de medição da tensão mecânica com dados ambientais, é possível obter os benefícios de ambos os métodos e minimizar as suas desvan-
tagens individuais. A maior dificuldade para isto é o aumento do custo e da complexidade desses sistemas quando combinados.
Esses equipamentos só precisam ser instalados nos vãos críticos (“elos fracos") da linha, onde podem ocorrer violações das condições limite. A sua identificação pode ser feita com o auxílio de informações de projeto e fazendo inspeções nas LTs.
Dentre os sistemas citados acima, alguns merecem maior destaque por já estarem operando há mais tempo no mundo e pela confiabilidade e precisão de suas medições.
O sistema Power Donut, Figura 4.4, trabalha com a grandeza física da temperatura de operação de cabo aéreo. O objetivo é encontrar a altura cabo-solo de uma LT a partir da variável temperatura de operação dos cabos aéreos.
Fig. 4.4: Sensor de temperatura e corrente
O sistema CAT-1 trabalha com a grandeza física da tensão mecânica de esticamento dos cabos das LTs aéreas (Seppa et al., 1998). O objetivo é encontrar a altura cabo-solo de uma LT a partir da variá- vel de esticamento mecânico dos cabos. O sistema funciona através de uma célula de carga, inserida entre o cabo e a estrutura da LT, mostrado na Figura 4.5, capaz de monitorar a tensão mecânica de esticamento do tramo, utilizando sistema de comunicação local e a distância, disponibilizando essas informações em tempo real para o centro de controle.
Fig. 4.5: Sensor de tração mecânica
O sistema SONAR trabalha com a medição da grandeza física altura cabo-solo. O sistema fun- ciona através de uma trena eletrônica, ilustada na Figura 4.6, que mede a distância entre dois obs- táculos. Os dados são armazenados em uma base de dados, que pode ser acessada em intervalos programados ou em tempo real. A transmissão dos dados é feita por um sistema de comunicação, via telefonia celular, programado para receber chamadas de acesso.
Fig. 4.6: Sensor de distância
A Tabela 4.1 (Nascimento and Carvalho, 2002) compara as características dos sistemas de moni- toração descritos anteriormente, conforme experiência, na CEMIG, dos autores desse trabalho.
Tema Características CAT-1 POWER DONUT SONAR (Tração Mecânica) (Temperatura) (Distância)
Tecnologia
Investimento Alto Médio Alto Confiabilidade Alto Médio Alto
Precisão Alto Médio Alto
Versão Tecnológica Atual Antiga Nova Extensão do moni-
toramento por sis- tema
Grande Pequena Pequena
Manutenção
No. de subsistemas Muitos Poucos Muitos Acesso aos equipa-
mentos
Difícil Médio Fácil Possibilidade de
Vandalismo
Baixo Baixo Alto Treinamento Extenso Normal Normal
Operação
Instalação do sis- tema
Linha Desligada Linha Ligada Linha Ligada Operação do sis-
tema
Difícil Fácil Normal Tempo de uso no
Mundo
6 anos 15 anos 2 anos Tempo de uso na
Cemig
1 ano 9 anos comissionamento Treinamento Fácil Fácil Fácil
Automação
Informações Total Parcial Total Comunicação 3 níveis de 2 níveis de 1 nível de dos dados interface interface interface Alarmes Programados Não utiliza Programados Programas Algoritmos para Acesso à base Algoritmos para
predição e alarmes de dados predição e alarmes Treinamento Extenso Normal Extenso
Aplicações
Instalação em vãos invadidos
Razoável Boa Ruim Local muito irregu-
lar
Ótimo Ruim Ruim
Instalação em vãos de difícil acesso
Difícil Difícil Fácil Tempo de insta-
lação
Longo Médio Rápido