Especial de Normas
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Medidores eletrônicos
Por Jeferson Marcondes e Marcos Aurélio Ribeiro
NORMAS ABNT APLICÁVEIS AOS
MEDIDORES ELETRÔNICOS DE
ENERGIA ELÉTRICA DISCUTIDAS
EM CONSULTA NACIONAL
A
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é uma associação civil sem fins lucrativos, fundada em 28 de setembro de 1940 e considerada de uti-lidade pública pela Lei 4.150, de 21 de novembro de 1962. No ano de 1992, recebeu do Governo Federal através da Resolução nº 7 do Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Conmetro), de 24 de agosto de 1992, o título de Foro Nacional de Normaliza-ção e a fun Normaliza-ção de representar o Brasil perante os organismos internacionais de normalização.Como Foro Nacional de Normalização, a ABNT é responsável pela gestão do processo de elaboração de normas brasileiras, sendo, por-tanto, um organismo que desenvolve normas técnicas voluntárias no Brasil, que adicionam valor em todos os tipos de operações e negócios.
Por meio do site da ABNT, foi apresentada a consulta na-cional para contribuições técnicas as normas aplicáveis aos medidores eletrônicos de energia elétrica referente às espe-cificações, métodos de ensaios para aprovação de modelo, ensaios de aceitação de lotes e ensaio de vida acelerada, esta última visando a estimativa de vida útil para estes produtos.
Muito tem se falado e discutido sobre a importância das redes inteligentes, comumente denominadas Smart Grids, a serem empregadas aos sistemas de distribuição de energia elétrica, como meio de criar eficiência e confiabilidade a
es-tes sistemas, utilizando-se da integração entre os diversos dispositivos conectados aos sistemas de energia elétrica, que possibilitarão o automatismo da rede de distribuição e com as subestações de distribuição, através de uma infraestrutura de comunicação de dados e um sistema central instalado e gerenciado pelas concessionárias de energia elétrica.
O medidor eletrônico de energia elétrica, atualmente exis-WHQWHQHFHVVLWDVHUPRGLILFDGRHLQFRUSRUDU³LQWHOLJrQFLD´ă Smart Metering. Esses medidores eletrônicos inteligentes passam a ser considerados na implementação do Smart Grid pelas concessionárias de energia elétrica.
O Brasil não poderia ficar fora deste desenvolvimento, e a ABNT, antecipando as necessidades de definição dos padrões que serão utilizados nesta implementação, tem estabelecido grupos de trabalhos para revisão e elaboração das respectivas normas brasileiras que serão necessárias para a aplicação aos equipamen-tos e sistemas que irão compor estas redes inteligentes, de modo a atender as necessidades específicas do mercado brasileiro e a regulamentação da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel).
A ABNT é formada por Comitês Técnicos, sendo que o Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), por meio da &RPLVVmRGH(VWXGRV&( ă0HGLGRUHV,QWHJUDGRUHV é composto por grupos técnicos de trabalho, sendo os grupos GT-7 e GT-12, formados por representantes das indústrias,
ABNT NBR 14519 (2º Projeto) Medidores eletrônicos de energia elétrica – Especificação Prazo expirado
ABNT NBR 14520 (2º Projeto) Medidores eletrônicos de energia elétrica – Método de ensaio Prazo expirado
ABNT NBR 14521 (2º Projeto) Aceitação de lotes de medidores eletrônicos de energia elétrica – Procedimento Prazo expirado
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concessionárias de energia e centros de pesquisa.
A ABNT finalizou, no início deste ano, os trabalhos relaciona-dos às revisões das normas aplicáveis aos medidores eletrônicos para medição de energia elétrica, visando a padronização dos critérios de qualificação dos medidores que serão empregados nesta nova realidade do sistema de energia elétrica no Brasil, inclusive estabelecendo um novo procedimento de qualificação deste produto por meio do estabelecimento de projeto de norma para estimativa de vida útil dos medidores de energia elétrica.
Os trabalhos realizados pelo grupo técnico GT-7 tiveram como principal enfoque a revisão das normas:
Ć$%171%5 ă0HGLGRUHVHOHWU{QLFRVGHHQHUJLDHOpWULFDă Especificação
Ć$%171%5ă0HGLGRUHVHOHWU{QLFRVGHHQHUJLDHOpWULFDă Método de ensaio
Ć$%171%5ă$FHLWDomRGHORWHVGHPHGLGRUHVHOHWU{QLFRV GHHQHUJLDHOpWULFDă3URFHGLPHQWR
Visando a adequação delas aos padrões estabelecidos por este grupo, junto ao Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Inmetro). A elaboração do regulamento WpFQLFRPHWUROyJLFRă570ăHVWDEHOHFHRVFULWpULRVGH certificação para os medidores eletrônicos de energia elétrica aplicados com foco na cobrança (faturamento) da energia elétrica consumida e também aos padrões internacionais definidos pelas respectivas normas IEC para medidores, destacando-se, assim,
os seguintes temas revisados:
1. A redistribuição dos tópicos cobertos pelas normas de modo que fossem referenciados somente em sua respectiva norma.
a. Na versão original das normas, existiam tópicos rela-cionados à realização dos ensaios, como tabelas indicando critérios de aceitação e qualificação de ensaios, sendo apre-sentados na norma de especificação, sendo que os critérios de aceitação referentes aos ensaios estabelecidos estavam parte na norma de ensaios e parte na norma de especifica-ção dos medidores.
As dificuldades nas interpretações sobre a determinação de qual critério adotar para aprovação ou rejeição do produto para o ensaio realizado foram sanadas.
2. A adoção de critérios de classe de exatidão, referenciando-se através dos caracteres A, B, C e D para as classes de exatidão 2, 1, 0.5 e 0.2 respectivamente. Esta modificação veio introduzir o critério amplamente utilizado pela metrologia legal, em que trouxe o beneficio de esclarecimento quanto ao porquê da existência de ensaios de grandezas de influência, onde o erro do medidor aceitável para o ensaio pode ser superior a sua classe de exatidão, ou seja, um medidor de classe exatidão A não necessariamente deve apresentar erros sempre inferio-res a 2%, independentemente do ensaio realizado, como era entendido na classificação anterior realizada. (vide exemplo na tabela acima para o limite de erro percentual admissível
Tabela 16 (NBR 14520) — Limite de erro percentual admissível para medidores de energia ativa
(Medidores monofásicos e polifásicos com cargas equilibradas)
% In
cos
ij
Limites de erro percentual para medidores com índice de classe
D
C
B
A
5
1
± 0,4
± 1,0
± 1,5
± 2,5
10
1
± 0,2
± 0,5
± 1,0
± 2,0
0,5 ind
± 0,5
± 1,0
± 1,5
± 2,5
0,8 cap
± 0,5
± 1,0
± 1,5
± 2,5
20
50
100
1
± 0,2
± 0,5
± 1,0
± 2,0
0,5 ind
± 0,3
± 0,6
± 1,0
± 2,0
0,8 cap
± 0,3
± 0,6
± 1,0
± 2,0
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Medidores eletrônicos
estipulado na Tabela 16 para o ensaio de variação de corrente). 3. Introdução de figuras (desenhos) para melhor detalhar o pro-cedimento a ser adotado na aplicação dos ensaios especificados; 4. Estabelecimento de ensaios mínimos a serem aplicados aos modelos de medidores já certificados quanto aos padrões estabelecidos pelas normas ABNT e que tenham modificação ou implementação de novas funções que não descaracteri-zem o seu modelo atual. Tal introdução objetivou a rápida certificação de novas funcionalidades que são inerentes à evolução tecnológica no emprego da eletrônica na construção dos novos medidores. Um exemplo pode ser observado para a realização do ensaio de tensão de impulso e ensaio de tensão aplicada, bem como nos respectivos anexos.
5. Introdução do ensaio de influência da temperatura am-biente. Considerando as diversas características ambientais que um país de dimensões continentais como o Brasil possui, este ensaio contribui na avaliação da performance dos medidores na manutenção da sua melhor característica na medição da energia consumida nas diversas situações de temperaturas que o clima brasileiro pode apresentar. Sendo assim, são avaliadas as va-riações que os medidores podem apresentar quando sujeitos a uma temperatura que varia entre -10º C e 70º C.
6. Revisão dos limites aceitáveis de consumo de energia próprio dos medidores (Ensaio de verificação de perdas internas). Uma vez que os medidores receberão novas funcionalidades, como capacidade de transmissão de dados como parte integrante de seus módulos construtivos, eles deverão ter seu consumo próprio de energia elevado pela introdução de fontes de alimentação que suportem a introdução destes módulos de comunicação, bem como de outros módulos que adicionarão funcionalidades aos medidores para que estes possam realmente se comportar como dispositivos inteligentes. (vide tabela acima)
Assim como no caso do trabalho desenvolvido pelo grupo téc-nico GT-7, foi estabelecido o grupo téc téc-nico GT-12, com o objetivo de tradução e adaptação da norma IEC 62059 Electricity Metering (TXLSPHQWă'HSHQGDELOLW\ă3DUW $FFHOHUDWHGUHOLDELOLW\WHV-WLQJă(OHYDWHGWHPSHUDWXUHDQGKXPLGLW\SDUDFULDomRGHXP projeto de norma brasileira, conforme referenciado acima: Projeto 03:013.01-034, aplicável aos medidores de energia elétrica para estabelecimento da estimativa de vida útil destes equipamentos. Utilizando-se de ensaios de vida acelerada com a aplicação de temperatura e umidade elevadas consoantes com a realidade brasileira, o projeto de norma definido será aplicado na avaliação e na certificação dos novos produtos que serão partes integrantes
Tipo de medidor Monofásicos 2 elementos
(por elemento) a (por elemento) a3 elementos
Básico b 2W; 10VA 2W; 10VA 2W; 10VA
Medidor multitensão c 2W; 15VA 2W; 15VA 2W; 15VA
Medidor multigrandeza 3W; 15VA 2,5W; 12,5VA 2W; 10VA
Medidor multifunção 5W; 25VA 3,5W; 17,5VA 3W; 15VA
a Para medidores polifásicos, as perdas são assumidas como igualmente partilhadas entre os elementos. No caso de falta de
tensão em um dos elementos, é admitido que o consumo seja maior que o especificado.
b É considerado medidor básico aquele que não se enquadra em nenhuma das outras categorias previstas neste ensaio. c Válidos somente para medidores com fonte de alimentação que não se enquadra em nenhuma das outras categorias
previstas neste ensaio.
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do sistema de medição de energia elétrica do País.
Este ensaio é fundamental para garantir a vida útil do medidor sem perder suas características técnicas de projeto.
Como principais características deste novo projeto de norma, destacam-se:
1. A preocupação no estabelecimento de critérios de avaliação para equipamentos que são ativos projetados para alta confia-bilidade e vida longa sobre condições normais de operação, operando continuamente sem supervisão. O método determinado nesta norma pode ser usado para estimar (dentro de determinado intervalo de confiança), as características de vida de equipamen-tos antes e durante sua produção em série, podendo ser usado também para comparar projetos diferentes.
2. Definição de metodologia que provê resultados quantita-tivos e pode ser usada para comparar características de vida de ativos vindos de diferentes fornecedores ou de diferentes lotes do mesmo fornecedor.
a. É praticamente impossível obter-se dados sobre caracte-rísticas de vida por meio de ensaios sob condições normais de operação. Portanto, o uso de métodos de ensaio acelerado de confiabilidade é obrigatório.
b. Durante ensaios acelerados de confiabilidade, amostras colhidas de uma determinada população são colocadas para operar além das suas condições normais de operação, aplicando estresses para encurtar o tempo até que a falha aconteça, mas sem introduzir novos mecanismos de falha.
c. A estimativa é realizada através do registro e da análise das falhas ocorridas durante aqueles ensaios acelerados, estabelecendo a distribuição das falhas sob as condições de teste, e usando modelos de durabilidade sob estresse, extra-polando a distribuição das falhas sob condições aceleradas de uso para condições normais de uso.
3. A norma é aplicável para os medidores de energia elétrica; entretanto pode ser estendida aos dispositivos conectados aos medidores (exemplos: comunicação, controle de carga etc).
4. Aplicação da teoria de confiabilidade, com base nos fundamen-tos estipulados pelos principais estudiosos sobre o tema, como:
a. O modelo aceleração por temperatura de Arrhenius; b. O modelo Erying
c. Distribuição de Weibull
5. Definição dos parâmetros de ensaio com base nos registros históricos de temperatura e umidade das diversas regiões do país.
10 anos 20 anos
com 50% de nível de segurança
com 95% do nível de segurança com 5% de nível de segurança 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Tempo (ano) Fonte: IEC62059-31
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Não poderíamos deixar de citar também outro complemento para estabelecer as normas para o Smart Grid, como o trabalho que está sendo desenvolvido pelo GT8, que cuida do desen-volvimento e qualificação dos softwares que esses medidores inteligentes deverão adotar.
$LQIUDHVWUXWXUDGHPHGLomRDYDQoDGD $0,ă$GYDQFHG0H-tering Infrastructure), que diz respeito à medição inteligente, deverá envolver a utilização de recursos de forma mais eficiente, fornecendo em tempo real, tarifa e consumo e também poderá aperfeiçoar as operações por meio de solicitações de serviços automatizados e faturamento e pagamento automáticos, além de outras funcionalidades.
Para isso, existe a necessidade de garantir uma padro-nização dos protocolos desses equipamentos, de maneira que seja garantida a interoperabilidade entre os diversos medidores e sistema de comunicação.
É importante destacar que os trabalhos realizados pelos grupos técnicos da ABNT não se limitaram aos temas aqui apresentados, mas, sim, incentivam cada vez mais a partici-pação de pessoas qualificadas nas atividades para definição de critérios claros e objetivos para o estabelecimento do novo padrão de qualificação a ser utilizado nos equipamentos de medição de energia elétrica no Brasil.
Destaca-se, ainda, o papel da Aneel, que deverá regula-mentar o tempo de depreciação desses equipamentos, o que é um fator decisivo para que as concessionárias invistam na utilização de medidores eletrônicos, bem como publi-car as novas regras da consulta pública AP 043 de 17 de setembro de 2010, que regulamenta os requisitos mínimos dos sistemas de medição de energia elétrica instalados em unidades consumidoras do Grupo B, classificadas no sub-grupo B1 Residencial, não enquadrado como baixa renda, e no subgrupo B3.
Sabe-se que este é o primeiro passo de muitos que ainda são necessários para uma real padronização das redes
inteli-gentes a serem aplicadas no País, e que também, sendo estas redes totalmente dependentes de tecnologia, os trabalhos da ABNT deverão perseguir a atualização frequente destas e de outras normas, de modo a acompanhar a evolução tecnoló-gica que será empregada nas novas soluções.
GLOSSÁRIO
Consulta nacional: Quando surge a necessidade da norma-lização de determinado tema, a ABNT encaminha o assunto ao Comitê Técnico responsável, onde será exposto aos di-versos setores envolvidos. Uma vez elaborado o projeto de norma com o assunto solicitado, ele é então submetido à consulta nacional.
Neste processo, o projeto de norma, elaborado por uma Comissão de Estudo representativa das partes interessadas e setores envolvidos com o tema, é submetido à apreciação da sociedade. Durante este período, qualquer interessado pode se manifestar, sem qualquer ônus, a fim de recomendar à Comissão de Estudo aprovação do texto como apresentado; a aprovação do texto com sugestões; ou sua não aprovação, devendo, para tal, apresentar as objeções técnicas que jus-tifiquem sua manifestação.
Sendo assim, é muito importante contarmos com a sua opinião sobre o conteúdo dos projetos em consulta nacional, para que possamos ter normas brasileiras que realmente representem os interesses da sociedade, bem como ser plenamente aplicadas e gerar todos os benefícios inerentes à normalização.
Participe, dando a sua contribuição, pois ela certamente ajudará na melhoria da qualidade de nossos documentos.
» Jeferson Marcondes é assessor da diretoria comercial da EDP Bandeirante e coordenador da CE 03:013.01 – Medidores Integradores e do GT de Medição da Abradee.
» Marcos Aurélio Ribeiro é integrante da GE Digital Energy, membro participante do grupo técnico GT- 7 e coordenador do grupo técnico GT-12 da ABNT.
