Modelo multicritério de apoio a decisão para identificação de pontos candidatos à instalação de dispositivos sinalizadores de faltas no sistema de distribuição de energia elétrica

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO. MODELO MULTICRITÉRIO DE APOIO A DECISÃO PARA IDENTIFICAÇÃO DE PONTOS CANDIDATOS À INSTALAÇÃO DE DISPOSITIVOS SINALIZADORES DE FALTAS NO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA.. DISSERTAÇÃO SUBMETIDA À UFPE PARA OBTENÇÃO DE GRAU DE MESTRE POR. EVANDRO MONTEIRO SIMÕES Orientador: Prof. Cristiano Alexandre Virgínio Cavalcante, D.Sc.. RECIFE, JANEIRO / 2012. i.

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(3) iii.

(4) Aos meus amados pais por terem me proporcionado as oportunidades que não tiveram. Aos meus irmãos, especialmente Leandro (in memorian), meus companheiros incondicionais. A minha amada esposa, fonte de minha inspiração.. iv.

(5) AGRADECIMENTOS O reconhecimento é imprescindível por todo apoio e palavra amiga que recebi durante a realização deste trabalho. Todos que estiveram ao meu lado sabem das dificuldades que tive para conciliar as atividades profissionais, os estudo e os cuidados com meus dois pequenos filhos. Primeiramente, agradeço a Deus, criador de toda a natureza, pelo dom da vida e pela oportunidade que tive de realizar este sonho. Ao professor Cristiano, orientador desta dissertação, que soube conduzir este trabalho com muita competência. Aos professores José Maurício e Danielle Morais, membros da comissão examinadora, pelas valiosas sugestões depositadas. A todos os colegas e amigos do mestrado que compartilharam comigo momentos de estudos em grupo na busca do mesmo ideal. A CELPE por ter possibilitado a realização deste projeto. Ao corpo técnico de profissionais da CELPE pela valiosa contribuição. Aos amigos que me incentivaram, em especial a Marcus Vinicius, Adilson Vieira e Carlos Eduardo. Aos meus familiares, que sempre me incentivaram e que estavam ao meu lado nos momentos mais difíceis. Enfim, a todas as pessoas que me ajudaram a chegar até este momento.. v.

(6) RESUMO. O propósito deste trabalho é apresentar uma contribuição referente ao desenvolvimento de um modelo de priorização de um investimento em tecnologia, visando melhorar a disponibilidade das redes de distribuição primária de energia. Na busca da melhoria da prestação do serviço de distribuição, será proposto um modelo que utiliza uma ferramenta de decisão multicritério, chamado PROMETHEE II. Este modelo busca um ordenamento das alternativas do problema de decisão em questão. Este ordenamento, no contexto do modelo proposto, indicará a priorização dos equipamentos mais críticos dentro do âmbito de uma concessionária de energia elétrica e com maior potencial de utilização de dispositivos de localizadores de falta da rede de distribuição. Os localizadores de falta são dispositivos capazes de indicar o trecho de circuito por onde passou uma corrente de curto-circuito ou sobrecarga, e a sua utilização estratégica possibilitam uma normalização mais ágil do serviço de distribuição para os circuitos onde instalado.. Palavras-chave: Localizador de falta, Distribuição de Energia, Multicritério, PROMETHEE II.. vi.

(7) ABSTRACT. The purpose of this work is to show a contribution for the development of a model for prioritizing investment in technology to improve the availability on power distribution networks. To find a better service of the eletricity distribution, it will be proposed a model that uses a multicriteria decision aid method, called PROMETHEE II. This model seeking an order of the alternatives of the decision in the problem. This order, in the context of the proposed model, indicate the prioritization of the most critical equipment within the scope of an electricity distribution company and with potential for greater use of fault location devices on power distribution network. The fault location devices are able to indicate the area on the network that you can find the short-circuit or overload, that cause an interruption in the supply of electricity. Its strategic uses enables a faster normalization of the distribution service for the circuits where installed.. Key words: Fault location, eletricity distribution, multicriteria, PROMETHEE II.. vii.

(8) SUMÁRIO. 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 1 1.1. RELEVÂNCIA DO ESTUDO ............................................................................................................ 3. 1.2. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 3. 1.2.1. Objetivo Geral................................................................................................................... 3. 1.2.2. Objetivos Específicos ........................................................................................................ 4. 1.3 2. BASE CONCEITUAL ....................................................................................................................... 6 2.1. PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE DISTRIBUIÇÃO .............................................................. 6. 2.1.1. Propriedades básicas de um sistema de proteção............................................................. 7. 2.1.2. Equipamentos do sistema de proteção .............................................................................. 7. 2.2. CLASSIFICAÇÃO DAS FALTAS EM REDES DE DISTRIBUIÇÃO....................................................... 13. 2.3. LOCALIZADORES DE FALTA – ESTADO DA ARTE ....................................................................... 14. 2.3.1. Localizador de falta da distribuição. .............................................................................. 15. 2.3.2. Utilização de localizador de falta nos sistema de distribuição no Brasil. ...................... 15. 2.3.3. Funcionamento geral do sistema com localiizador de falta............................................ 16. 2.4. 3. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO .................................................................................................... 4. APOIO À DECISÃO MULTICRITÉRIO ........................................................................................... 19. 2.4.1. Problemáticas de Decisão............................................................................................... 19. 2.4.2. Métodos Multicritério de Apoio a Decisão ..................................................................... 20. 2.4.3. Método PROMETHEE .................................................................................................... 21. 2.4.4. PROMETHEE II.............................................................................................................. 23. IDENTIFICAÇÃO DE PONTOS CRITICOS EM UM SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO........ 26 3.1. INTRODUÇÃO AO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA .................................................................. 26. 3.2. SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO PRIMÁRIA DE ENERGIA ELÉTRICA .................................................. 29. 3.2.1. Características Construtivas ........................................................................................... 29. 3.2.2. Classificação das Redes de Distribuição ........................................................................ 30. 3.3. QUALIDADE DO SERVIÇO ........................................................................................................... 31. 3.3.1. Indicadores de Continuidade Coletivos .......................................................................... 31. 3.3.2. Indicadores de Continuidade individuais........................................................................ 35. 3.4. EQUIPAMENTOS CRÍTICOS ......................................................................................................... 36. 3.4.1 3.5. Fundamentos da classificação de equipamentos por criticidade.................................... 37. OPERAÇÃO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. ............................................. 37. 3.5.1. Processo de atendimento emergencial a prontidão de energia....................................... 37. 3.5.2. Processo de Recomposição de Circuito. ......................................................................... 38. viii.

(9) 4. MODELO DE DECISÃO MULTICRITERIO PARA PRIORIZAR PONTOS CANDIDATOS. PARA ALOCAÇÃO DE DISPOSITIVOS SINALIZADORES DE FALTA EM CIRCUITOS DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA. ...................................................................................................................... 41 4.1. 5. ETAPAS PARA CONSTRUÇÃO DO MODELO ................................................................................. 42. 4.1.1. Identificação das alternativas ......................................................................................... 43. 4.1.2. Identificação dos critérios............................................................................................... 44. 4.1.3. Construção da matriz das alternativas com relação aos critérios. ................................. 48. 4.1.4. Definição dos pesos aos critérios.................................................................................... 48. 4.1.5. Escolha das funções de preferência ................................................................................ 49. 4.1.6. Aplicação do Modelo....................................................................................................... 50. 4.2. AVALIAÇÃO DAS ALTERNATIVAS .............................................................................................. 54. 4.3. ANÁLISE DOS RESULTADOS DO MODELO .................................................................................... 56. 4.4. ANÁLISE DE SENSIBILIDADE ...................................................................................................... 58. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS..................... 64 5.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................................ 64. 5.2. SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS ....................................................................................... 65. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................... 66 .................................................................................................................................................................... 69 APÊNDICE A – TABELAS DA APLICAÇÃO DO MODELO........................................................... 70 ANEXOS ................................................................................................................................................... 88. ix.

(10) LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 – Diagrama unifilar simplificado de uma RD média tensão ..........................08 Figura 2.2 – Esquema de ligação de um relé sobrecorrente de fase e neutro ..........................09 Figura 2.3 – Curva característica de tempo definido ...............................................................10 Figura 2.4 – Curva característica de tempo inverso ...............................................................10 Figura 2.5 – Gráfico corrente x tempo na operação de um religador ......................................12 Figura 2.6 – Visão geral do sistema de localização de faltas ..................................................17 Figura 2.7 – Esquema de ligação dos sensores localizadores de falta .....................................18 Figura 3.1 – Diagrama de Blocos do Sistema Elétrico do Brasil .............................................28 Figura 3.2 - Diagrama unifilar típico do SEP ..........................................................................29 Figura 3.3 – Evolução do DEC CONCESSIONÁRIA DE ENERGIA – 2005 a 2010 .........33 Figura 3.4 Evolução do FEC CONCESSIONÁRIA DE ENERGIA – 2005 a 2010 .............33 Figura 3.5 – Contribuição por Regional do DEC CONCESSIONÁRIA DE ENERGIA– 2010 .......................................................................................................................................34 Figura 3.6 – Esquema simplificado de um alimentador (Disjuntor + RD) ..............................39 Figura 4.1 - Ranking das alternativas de ações do modelo utilizado .......................................58. x.

(11) LISTA DE TABELAS Tabela 4.1 – Alternativas aplicadas no modelo .......................................................................43 Tabela 4.2 – Critérios utilizados no modelo ...........................................................................44 Tabela 4.3 – Escala do critério Acessos para Inspeção ...........................................................47 Tabela 4.4 – Matriz de avaliação das alternativas para cada critério com dados de escala ....48 Tabela 4.5 – Critérios e respectivos pesos normalizados ........................................................49 Tabela 4.6 – Funções de preferência definidas .......................................................................49 Tabela 4.7- Matriz de Avaliação das alternativas ...................................................................50 Tabela 4.8 – Matriz de avaliação das alternativas ...................................................................53 Tabela 4.9 – Matriz de avaliação das alternativas, fluxos positivo, negativo e líquido...........55 Tabela 4.10 – Ordenação final das alternativas .......................................................................56 Tabela 4.11 – Critérios com variação negativa de 20% de WC4 ............................................59 Tabela 4.12 – Ordenação com variação negativa de 20% de WC4 ........................................59 Tabela 4.13 – Critérios com variação positiva de 20% de WC4 .............................................60 Tabela 4.14 –Ordenação com variação positiva de 20% de WC4 .........................................60 Tabela 4.15 –Critérios com variação negativa de 20% de WC1 .............................................61 Tabela 4.16 –Ordenação com variação negativa de 20% de WC1 .........................................61 Tabela 4.17 –Critérios com variação positiva de 20% de WC1 ..............................................62 Tabela 4.18 –Ordenação com variação positiva de 20% de WC1 ..........................................62 Tabela Apa1 – Matriz de diferenças entre alternativas para o critério (C1 – Extensão de RD MT). .......................................................................................................................................70. Tabela Apa2 – Matriz de diferenças entre alternativas para o critério (C2 – Quantidade de unidades consumidoras atendidas) ...........................................................................................71 Tabela Apa3 – Matriz de diferenças entre alternativas para o critério (C3 –Potência Instalada) .......................................................................................................................................72 Tabela Apa4 – Matriz de diferenças entre alternativas para o critério (C4 – Contribuição no DEC) .......................................................................................................................................73 Tabela Apa5 – Matriz de diferenças entre alternativas para o critério (C5–Acessos para inspeção). ...........................................................................................................................74. Tabela Apa6 – Matriz de diferenças entre alternativas para o critério (C6 –Flexibilidade Operacional) ...........................................................................................................................75 xi.

(12) Tabela Apa7 – Matriz de intensidade de preferências para o critério (C1 – Extensão de RD MT). .......................................................................................................................................76. Tabela Apa8 – Matriz de intensidade de preferências para o critério (C2 – Quantidade de unidades consumidoras atendidas). ........................................................................................77. Tabela Apa9 – Matriz de intensidade de preferência para o critério (C3 –Potência Instalada) .......................................................................................................................................78 Tabela Apa10 – Matriz de intensidade de preferência para o critério (C4 – Contribuição no DEC) .......................................................................................................................................79 Tabela Apa11 – Matriz de intensidade de preferência para o critério (C5 – Acessos para inspeção). ...........................................................................................................................80. Tabela Apa12 – Matriz de intensidade de preferência para o critério (C6 –Flexibilidade Operacional) ...........................................................................................................................81 Tabela Apa13 – Matriz do Grau de sobreclassificação para o critério (C1 – Extensão de RD MT). (Wc1= 0,2). ...............................................................................................................82. Tabela Apa14 – Matriz do Grau de sobreclassificação para o critério (C2 – Quantidade de Unidades Consumidoras). (Wc2= 0,2). ............................................................................83. Tabela Apa15 – Matriz do Grau de sobreclassificação para o critério (C3 – Potência Instalada). (Wc3= 0,15). ....................................................................................................84. Tabela Apa16 – Matriz do Grau de sobreclassificação para o critério (C4 – Contribuição DEC). (Wc4= 0,25) ...............................................................................................................85 Tabela Apa17 – Matriz do Grau de sobreclassificação para o critério (C5 - Acessos para inspeção). (Wc3= 0,1) ..............................................................................................................86 Tabela Apa18 – Matriz do Grau de sobreclassificação para o critério (C6 – Flexibilidade Operacional). (Wc6= 0,1). ....................................................................................................87. Tabela A1 – Funções de Preferência para os critérios no PROMETHEE ...............................88. xii.

(13) Capítulo 1. Introdução. 1 INTRODUÇÃO Nos dias atuais, a energia elétrica possui um papel extremamente importante na sociedade. Para compreender tal importância basta imaginar o transtorno causado por uma falta de energia em uma residência, em um comércio ou uma indústria. Para qualquer um destes tipos de consumidores a sua falta significa um grande desconforto e/ou perdas financeiras. Com o propósito de evoluir na qualidade do produto (energia elétrica), o Governo Federal, através do Ministério de Minas e Energia, ao longo das últimas duas décadas, promoveu uma série de mudanças no modelo do setor elétrico. Uma das mais relevantes alterações ocorridas no período foi a privatização de agentes do setor elétrico, visando aumentar os investimentos no setor com a utilização de capital privado. Esta ação teve como objetivo principal melhorar a eficiência do setor e garantir investimentos em obras que assegurem a condição de fornecimento de energia, dando condição de um crescimento sustentável à economia brasileira. Dentre as mudanças promovidas pelo Governo Federal destaca-se a criação da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), instituída para regular e fiscalizar os agentes do setor elétrico. O setor elétrico nacional está subdividido em quatro importantes segmentos, são eles: Geração, Comercialização, Transmissão e Distribuição de energia. Destacam-se esses dois últimos, por serem ambientes regulados. No novo modelo do setor elétrico brasileiro, a regulação se apresenta como uma poderosa ferramenta de controlar a performance dos diversos agentes do setor. Especificamente serão tratadas neste estudo as regulamentações do segmento de distribuição de energia. A Companhia Energética de Pernambuco – CELPE, empresa do setor de distribuição de energia elétrica e detentora da concessão do fornecimento de energia na totalidade da área do estado. Atende 186 municípios de Pernambuco, o distrito de Fernando de Noronha e a cidade de Pedra de Fogo, no estado da Bahia. Como concessionária de energia elétrica a CELPE é responsável pela construção, manutenção e operação das redes. O produto energia elétrica é conduzido aos clientes mediante utilização de redes de distribuição (RD) de média tensão, redes primárias de fornecimento, e também de baixa tensão ou apenas redes secundárias. 1.

(14) Capítulo 1. Introdução. A CELPE possui atualmente 69.821,04 km de rede de distribuição em média tensão, no nível de 13,8kV. Este ativo é dividido atualmente em 620 circuitos supridos por 120 subestações abaixadoras. Essas redes de distribuição são susceptíveis a inúmeros modos de falha, classificados por gerenciáveis e não gerenciáveis. Dentre os modos de falha que se incluem no critério de falha gerenciável, cita-se a degradação do material condutor, um defeito que provoque uma folga em uma conexão ou um toque de um galho de árvore nos condutores. Já um ato de vandalismo, uma colisão de um veículo em um poste e principalmente as falhas causadas por ações de intempéries climáticas como inundações, ventanias e descargas atmosféricas são exemplos de falhas não gerenciáveis. Devido à grande extensão da rede de distribuição e os variados modos de falha, a sua manutenção torna-se uma tarefa complexa para área de engenharia de manutenção de redes, responsável por manter o sistema operando com alta disponibilidade. A utilização dos recursos financeiros para a execução da manutenção precisa ser feita de forma assertiva e eficiente. Portanto técnicas de manutenção preditivas e preventivas são regularmente usadas para diagnosticar potenciais falhas e / ou substituir, antecipadamente, componentes que possuem uma taxa de falha conhecida e que haja a viabilidade da sua reposição. A estrutura de execução da manutenção preventiva e corretiva de linhas de transmissão, linhas de distribuição e redes de distribuições foi subdividida estrategicamente em 08 unidades de negócio. Estas unidades são responsáveis por prestar serviço de atendimento a ocorrências emergenciais (Corretivas), bem como, manutenção preventiva dos circuitos da região pré-definida para cada unidade. Um plano de manutenção preventiva anual, definido pela área de engenharia da manutenção, serve como principal entrada no processo das unidades executoras. É importante destacar que essas redes não possuem qualquer tipo de monitoramento remoto de seus dispositivos, exceto os religadores das subestações e alguns religadores de linha automatizados), que disponibilize informações "on-line", sobre a ausência de energia elétrica nas diferentes fases das redes de média tensão. De fato, informações sobre o estado preciso de determinados “trechos”, não só permitiria um deslocamento de equipe já direcionado, sem que houvesse perda de tempo com o diagnóstico, mas, principalmente, possibilitaria o uso mais racional da mão de obra que, enquanto procuram falhas ocorridas, ficam impossibilitadas de exercerem atividades de impacto maior em termos da prevenção das falhas. 2.

(15) Capítulo 1. 1.1. Introdução. Relevância do Estudo É importante observar que o monitoramento do fornecimento de energia elétrica em. média tensão torna-se essencial para a melhoria de alguns indicadores de qualidade do serviço, viabilizando recursos técnicos para a diminuição da FEC (Freqüência Equivalente de Interrupção de Energia por unidade consumidora) - mede quantas vezes cada cliente teve interrupção de energia, em média, no ano - e da DEC (Duração Equivalente de Interrupção de Energia por unidade consumidora) - mede quanto tempo cada cliente ficou, em média, sem energia durante um ano. Reduzir estes parâmetros significa, na prática, maior faturamento e satisfação dos clientes. Com isso, evita incidir em penalidades junto à ANEEL, por ultrapassar os limites estabelecidos para os índices operativos, e no longo prazo aumenta a receita mediante melhoria da imagem, refletindo-se na tarifa através do efeito do IASC (Índice ANEEL de Satisfação dos Clientes) no fator X, quando da revisão tarifária. Além disso, a maior facilidade de localização de faltas na rede de distribuição torna os procedimentos de manutenção mais eficientes, com um melhor aproveitamento da força de campo e da correspondente frota de veículos. O sistema de localização de faltas nas redes de distribuição possibilitará os seguintes benefícios para a Concessionária de energia: 1) melhoria da qualidade no fornecimento de energia elétrica; 2) aumento da satisfação dos consumidores; 3) aumento da receita da concessionária; 4) melhoria da imagem da concessionária de energia junto aos seus clientes; 5) melhor aproveitamento da força de trabalho em campo. 1.2. Objetivos Nesta seção serão apresentados os objetivos gerais e específicos desta dissertação.. 1.2.1 Objetivo Geral Este trabalho visa estabelecer uma priorização dos circuitos de média tensão, dentre os quais se apresentam como candidatos a receber os dispositivos de localização de falta, considerando-se a sua criticidade no sistema em questão.. 3.

(16) Capítulo 1. Introdução. A priorização será definida a partir da utilizando de uma ferramenta multicritérios para tomada de decisão. 1.2.2 Objetivos Específicos ● Aplicar o modelo proposto no contexto de uma empresa de distribuição de energia elétrica; ● Ordenar os circuitos com maior necessidade de instalação de dispositivos de localização de falta visando melhorar indicadores de performance do fornecimento de energia elétrica. 1.3. Estrutura da Dissertação. Esta dissertação foi dividida em cinco capítulos. O capítulo 1 da introdução apresenta uma visão global do cenário do setor elétrico brasileiro, especialmente das empresas de distribuição, suas principais dificuldades para manutenção do ativo e a importância de desenvolver tecnologias que contribuam para melhorias de processo e consequentemente na prestação do serviço essencial à sociedade. O capítulo 2 cuida da base conceitual, onde foram expostos conceitos importantes relativos a proteção de sistemas elétricos de média tensão e da tecnologia dos localizadores de falta. Foi tratado conceitos relativos aos métodos de apoio a decisão multicritério, com enfoque no método PROMETHEE que foi mais detalhado no desenvolvimento. No capítulo 3, em relação ao tema proposto, o detalhamento sobre particularidades do sistema elétrico de distribuição de energia, suas características construtivas e como são medidas e reguladas quanto a performance operacional foram apresentadas para entender as variáveis relacionadas ao problema. Ainda foram abordados fundamentos de classificação de equipamentos por criticidade e discorrido sobre o processo de atendimento emergencial a prontidão de energia, que serão úteis para a construção do modelo. O capítulo 4 apresenta a proposta de modelo multicritério de apoio à decisão para estabelecer um ranking dos circuitos candidatos para instalação dos localizadores de falta, considerando a criticidade do circuito e potencial de retorno do investimento.. 4.

(17) Capítulo 1. Introdução. Concluindo, no capítulo 5 são apresentadas as expectativas e conclusões relacionadas com a proposta do modelo definido no capítulo anterior. Como também as sugestões para trabalhos futuros relacionados ao assunto tratado nesta obra.. 5.

(18) Capítulo 2. Base Conceitual. 2 BASE CONCEITUAL Neste capítulo serão abordados definições e classificações fundamentais para explicar as características do sistema de distribuição de energia, bem como para apoiar na construção do modelo, que visa indicar os circuitos que mais carecem de sistema de monitoramento que possibilite melhorar a disponibilidade e a capacidade de melhor operação do circuito. No tópico 2.1 define-se proteção de sistemas elétricos com enfoque principal no setor de distribuição de energia, tendo em vista que o dispositivo de localização de faltas em questão deve indicar o caminho da corrente de curto-circuito que provocou um desligamento em alguma parte de um circuito ou na sua totalidade, portanto deverá ocorrer uma atuação de proteção que irá desligar a parte que falhou. No tópico 2.2 trata-se da classificação das faltas e explica como estas ocorrem e as suas causas mais comuns. No tópico 2.3 é feita uma descrição a cerca do dispositivo localizador de falta, sua aplicação e o seu princípio de funcionamento. No tópico 2.4 trata-se da sistemática de identificação de equipamentos críticos, tendo sua importância ressaltada por auxiliar no entendimento de alocar o recurso de forma racional, e sugerir a utilização de uma metodologia que pondere as alternativas e classifique-as por importância, buscando atingir com eficácia o objetivo desejado no trabalho. No tópico 2.5 aborda-se sobre métodos de apoio a decisão com ênfase no método multicritério PROMETHEE que é a base do modelo proposto.. 2.1. Proteção de Sistemas Elétricos de Distribuição A proteção de sistemas elétricos tem uma função imprescindível para uma boa condição. de operação e principalmente para garantir a segurança das instalações e das pessoas. Ao ocorrer uma falha em um componente ou condutor de um circuito de distribuição de energia elétrica, comumente chamada de falta, é que se espera do sistema de proteção, nesta situação em particular, uma atuação eficiente que atenue os danos causados ao sistema e aos consumidores. Um esquema de proteção de sistemas aéreos de distribuição tem como principal objetivo atender aos seguintes aspectos (Rezaei & Haghifam, 2006): - proteção de materiais e equipamentos contra danos causados por curtos-circuitos e sobrecargas;. 6.

(19) Capítulo 2. Base Conceitual. - melhoria da confiabilidade dos circuitos de distribuição em conseqüência da possibilidade de restringir os efeitos de uma falha ao menor trecho possível do circuito, no menor tempo, diminuindo assim a potência envolvida e o número de consumidores atingidos; - racionalização dos custos dos esquemas, que não devem exceder os benefícios decorrentes de sua utilização.. 2.1.1 Propriedades básicas de um sistema de proteção Um sistema de proteção eficaz deve possuir as seguintes propriedades básicas, conforme descrito abaixo (Almeida, 2000): • Confiabilidade: é a probabilidade do sistema de proteção funcionar corretamente e com segurança, sob qualquer circunstância. • Seletividade: o sistema de proteção deve ser capaz de reconhecer e selecionar as condições que deve operar, a fim de evitar operações desnecessárias e desligar quando for o caso a menor parte possível do sistema. • Coordenação: os equipamentos de proteção do sistemas elétricos devem ter ajustes de tempo que evitem atuações simultâneas indevidas, ou seja, havendo um defeito se espera que apenas o equipamento de proteção mais próximo atue. • Velocidade: um sistema de proteção deve possibilitar o desligamento do trecho ou equipamento defeituoso no menor tempo possível. • Sensibilidade: um sistema de proteção deve responder às anormalidades com menor margem possível de tolerância entre a operação e não operação dos seus equipamentos. Por exemplo, um relé de 40 A com 1% de tolerância é mais sensível que outro com 2%. Estas propriedades devem ser consideradas no estudo de proteção para que os dimensionamentos ou ajustes dos equipamentos que fazem o sistema de proteção funcionem nas condições planejadas. 2.1.2 Equipamentos do sistema de proteção Para compor um adequado esquema de proteção em uma rede de distribuição vários equipamentos elétricos são instalados no sistema a ser protegido, e os dimensionamentos e ajustes que serão implementados devem ser estudados considerando uma adequada interação entre eles. Abaixo, vê-se na figura 2.1 um diagrama unifilar simplificado que apresenta os mais relevantes equipamentos, e em seguida será abordada as principais características, os princípios de funcionamento e as suas respectivas atribuições 7.

(20) Capítulo 2. Base Conceitual. Figura 2.1 – Diagrama unifilar simplificado de uma RD média tensão. Fonte: Kagan et al, 2005.. 2.1.2.1 Chave Fusíveis / Elos Fusíveis Elementos dimensionados para suportar a passagem de uma corrente especificada, suporta pequenas sobrecargas e a corrente de energização de transformadores (in-rush), e tem a função de romper, interrompendo o fornecimento quando da passagem de uma corrente de curto-circuito. Estes componentes são largamente utilizados em redes de distribuição de energia elétrica, devido ao seu baixo custo. Normalmente, são empregados para em saídas de ramais. Os principais componentes de uma chave-fusível tipo expulsão são (Almeida,2000) : · Elo-fusível (liga de material condutor); · Cartucho ou canela (tubo de fibra isolante); · Isolador (porcelana ou resina epoxi); · Base ou dispositivo de fixação (aço zincado). Este tipo de chave-fusível não é construído para ser empregado em manobra de circuito com carga, pois são do tipo "seca" , pois, seus contatos não possuem meios de interrupção de arco elétrico(óleo, SF6 , etc.). Caso seja realizado abertura de circuito com carga existirá um desgaste prematuro dos contatos da chave, além disso, existem riscos de vida e danos físicos ao executor da operação de abertura, devido ao arco elétrico que será formado (Almeida,2000). Alguns acessórios foram desenvolvidos para essas chaves que, quando instalados, possibilitam a abertura de circuitos com carga com segurança. Um desses acessórios, bastante utilizado, é o "gancho" próprio para o acessório chamado "load buster". 8.

(21) Capítulo 2. Base Conceitual. Normalmente, o cartucho e o elo-fusível são intercambiáveis, ou seja, podem ser substituídos por outros do mesmo fabricante ou de outros.. 2.1.2.2 Transformadores de instrumentos São equipamentos para monitorar as grandezas elétricas elevadas, transformadores de corrente (TC) e de potencial (TP), responsáveis por refletir valores encontrados no sistema de potência para os circuitos secundários e ao sistema de níveis dos instrumentos de medição, proteção e automação (Souza, 2010), onde são instalados os sensores, medidores e relés.. 2.1.2.3 Relé de Sobrecorrente É o relé que protege o sistema contra correntes acima das admissíveis para preservar a sua integridade (Souza, 2010). Associado ao lado secundário do TC, monitoram a continuamente a passagem da corrente elétrica no circuito de alta tensão. Devem operar quando ocorrem correntes superiores a ajustadas no relé. Podem ser eletromecânicos ou digitais e tem como função comandar eletricamente a abertura de disjuntor ou religador quando a corrente ultrapassa os ajustes especificados. A figura abaixo exemplifica o esquema de ligação de um relé de sobrecorrente de fase e de neutro.. Figura 2.2 – Esquema de ligação de um relé sobrecorrente de fase e neutro Fonte: Souza, 2010. Os relés de sobrecorrente podem ser classificados, quanto ao tempo de atuação como: instantâneos, ou temporizados a tempo definido ou tempo inverso. Esta característica do relé de sobrecorrente são extremamente úteis para uma adequada coordenação de ajustes. 9.

(22) Capítulo 2. Base Conceitual. -instantâneos – o relé irá atuar instantaneamente para qualquer valor de corrente igual ou superior que o mínimo ajustado - tempo definido - uma vez ajustados o tempo de atuação (ta) e a corrente mínima de atuação (IMIN,AT), o relé irá atuar neste tempo para qualquer valor de corrente igual ou maior do que o mínimo ajustado. A figura 2.3 apresenta a curva característica dos relés de tempo definido.. Figura 2.3 – Curva característica de tempo definido Fonte: Souza, 2010. - tempo inverso O tempo de atuação do relé é inversamente proporcional ao valor da corrente. Isto é, o relé irá atuar em tempos decrescentes para valores de corrente igual ou maior do que a corrente mínima de atuação. As curvas de tempo dependente podem ser divididas em três grupos: Normalmente Inversa (NI) , Muito Inversa (MI) e Extremamente Inversa (EI), conforme mostra a figura 2.4.. Figura 2.4 – Curva característica de tempo inverso Fonte: Souza, 2010. 10.

(23) Capítulo 2. Base Conceitual. 2.1.2.4 Relé de Religamento O religamento é realizado através da atuação do relé de religamento (ANSI-79) sobre o circuito de fechamento do disjuntor (Souza, 2010). O funcionamento de um religador só é possível com a utilização deste tipo de relé, e a seguir será descrito como a operação ocorre. O relé de religamento é um relé de tempo e a contagem para sua atuação se inicia no momento da abertura do disjuntor/ religador. O religamento é a inserção da fase ao circuito, aberto pela proteção, e é usado com o objetivo de evitar desligamentos definitivos desnecessários, ou seja, quando ocorre algum de defeito transitório.. 2.1.2.5 Disjuntor / Religador É um equipamento de manobra, capaz de estabelecer, conduzir, e interromper corrente normais e anormais de um sistema (Souza, 1998), desligando a zona protegida por este dispositivo. Em um sistema de proteção, a principal característica do disjuntor é interromper a corrente de curto-circuito, e com velocidade na faixa de um a dois ciclos. O tempo de abertura deste equipamento será projetado de acordo e definido por uma curva característica de atuação. Esta corrente de curto-circuito pode ser muitas vezes superior a da corrente de carga nominal, e o disjuntor deve ser capaz de interrompê-la sem se danificar. O disjuntor é composto basicamente por um circuito de controle, pelos contatos (móveis e fixos), pelo sistema de abertura e de fechamento dos contatos e um sistema de extinção do arco elétrico (Souza, 2010). O sistema de controle de um disjuntor necessita ser associado a um relés, portanto, para que o disjuntor opere realizando a abertura de uma zona por ele protegida, o relé precisa ser sensibilidade por uma corrente de curto-circuito superior ao valor especificado e parametrizado no relé. O Religador é um tipo especial de disjuntor, dotado de um sistema de controle chamado de relé de religamento, que após a operação por efeito de um curto-circuito, é capaz de efetuar o fechamento automático do equipamento considerando parâmetros pré-definidos de tempo e número de operações ou tentativas de normalização. O principal objetivo deste tipo de equipamento é prover uma rápida normalização do circuito para defeitos transitórios ou não permanentes.. 11.

(24) Capítulo 2. Base Conceitual. Os religadores são usados tanto para a proteção da saída de alimentadores, como para a proteção de ramais, ao longo do alimentador. Quando um relé é sensibilizado por uma corrente de defeito, este relé envia um comando de abertura para o religador, após o tempo especificado pela sua curva característica, o disjuntor abrirá o circuito interrompendo a corrente de defeito. Após um período de tempo, o relé de religamento fechará o religador. Esta operação consiste em realizar um teste na rede injetando a tensão nominal do sistema, caso a corrente de defeito não mais exista, significa que a falha apresentada que originou a abertura de alguma maneira se extinguiu, e neste caso o disjuntor permanecerá fechado. Caso a corrente de defeito ainda se apresente, o relé de sobrecorrente tornará a acionar a abertura do religador, então, o relé de religamento esperará pelo segundo intervalo de religamento e fechará novamente o equipamento. Se a corrente de defeito continuar, o relé de sobrecorrente abrirá definitivamento o religador. Este ciclo de operação é definido pela concessionária, bem como os intervalos de tempo para cada abertura e fechamento. O padrão mais utilizado é que o equipamento no máximo deve realizar três aberturas e dois fechamentos, permanecendo aberto significa que as cargas associadas a este equipamento sofreram um desligamento. A figura 2.5 abaixo mostra o comportamento da corrente elétrica de um circuito durante um ciclo completo de operações de um religador. Esta seqüência de desligamentos e religamentos tem como objetivo que o sistema continue energizado após a ocorrência e eliminação de defeitos transitórios, sem que seja necessária a intervenção de eletricistas e operadores para a sua recomposição.. Figura 2.5 – Gráfico corrente x tempo na operação de um religador Fonte: Souza, 2010. Onde: Icc – Corrente de curto-circuito 12.

(25) Capítulo 2. Base Conceitual. Ic – Corrente nominal do circuito Então, o que ocorre fisicamente durante o período definido na análise da figura 2.4, pode ser identificado como um defeito apresentado na extensão do trecho protegido pelo religador. Em t=0, observa-se que a corrente elétrica (Ic) é a própria corrente nominal, mas passados alguns instantes, é percebido pelo sistema de proteção a passagem de uma corrente de curto-circuito (Icc) que na maioria dos casos é muitas vezes maior que a corrente nominal, neste instante, o religador opera e até a abertura definitiva dos contatos internos passa-se um tempo ∆t1 pré-estabelecido / configurado na proteção. Quando o religador se abre o circuito fica momentaneamente interrompido e o valor da corrente vai a zero. Na figura acima como exemplo observa-se, o tempo de dois segundo para que o religador tente realizar automaticamente o fechamento e o fluxo explicado anteriormente se realiza, ou o defeito foi transitório e a corrente de curto-circuito é extinta, ou se o defeito for permanente, o ciclo completo de religamento será efetuado com o conseqüente desligamento do circuito.. 2.2. Classificação das Faltas em Redes de Distribuição.. As faltas ocorrem nas redes elétricas provocadas basicamente por dois problemas, curtocircuitos ou sobrecargas. A seguinte classificação pode ser utilizada para definir as faltas: momentânea, temporária e permanente. (Chueiri,1996). -Falta momentânea - curto espaço de tempo, por vezes o religador da subestação em geral um décimo de um semiciclo da freqüência da rede, onde o religador de uma subestação não chega a ser acionado. Um exemplo é um galho batendo no cabo da rede, ou dois cabos se chocando. -Falta temporária - é a causadora do maior número de defeitos em equipamentos comerciais, industriais e domésticos, pois resulta nos chamados impulsos na rede, que chegam a valores em torno de 800V, na baixa tensão, e são conhecidos como “spikes”. Normalmente, são extintas durante o ciclo de operação de um religador. -Falta permanente - é, aquela que o religador na subestação detecta o curto-circuito franco e inibe a religação, ou após o ciclo completo da atuação de um relé de religamento com defeito permanente. Neste caso, como no anterior, grupos de manutenção são acionados, já no caso de faltas momentâneas, nem sempre é feito uma manutenção corretiva por não haverem dados que confirmem este evento, a não ser por relatos de consumidores (Chueiri,1996).. 13.

(26) Capítulo 2. Base Conceitual. Porém, atualmente no mercado de distribuição de energia elétrica existem equipamentos que detectam os três tipos de faltas para linhas urbanas. Possuem sensores, unidades de tratamento de dados e meio de transmissão eficiente para o monitoramento destas linhas. Os circuitos de distribuição são passíveis a inúmeros modos de falha, dentre eles se destacam colisão por automóvel em uma estrutura, ou pipas que se entrelaçam aos cabos, nos circuitos construídos em área urbana, além de falhas provocadas por defeitos em componentes do próprio circuito. Como os circuitos rurais percorrem grandes distâncias, em muitas situações atravessam áreas com alta densidade de vegetação e isto também é um dos motivos mais recorrentes para a ocorrência de uma falta. Devido ao grande número de circuitos de distribuição de uma concessionária de energia, com características ou atributos dos mais variados, torna-se inviável economicamente o investimento para se instalar o dispositivo localizador de falta em todos estes circuitos ou em um número elevado destes. Portanto, é fundamental uma avaliação que possibilite indicar em que circuitos a concessionária poderá ter o maior retorno do investimento, tanto no aspecto financeiro, como a melhoria dos seus indicadores de desempenho e a sua imagem junto à população. Por esta razão, um estudo para avaliação dos pontos mais críticos é indicada, e o investimento se torna mais seguro, mais atraente e com maior potencial de retorno ao investidor. 2.3. Localizadores de Falta – Estado da Arte Devido às exigências do mercado por um melhor padrão de qualidade do fornecimento. de energia elétrica, a operação das redes elétricas necessita de recursos que as possibilitem serem mais eficiente. De uma forma geral a qualidade de energia elétrica se divide em dois tópicos: Qualidade do Produto e Qualidade do serviço. A qualidade do serviço se relaciona fortemente com a continuidade, ou seja, a disponibilidade da energia elétrica, o tempo para restabelecimento e a freqüência de ocorrência de falha. (Guerra & Kagan, 2009) Uma interrupção de energia ocorre de forma aleatória e imprevisível, por esta razão o problema de localizar o defeito causador da falta é um fator relevante no que concerne a qualidade do serviço. As empresas do setor elétrico buscam investir no sistema de monitoramento das suas redes e os dispositivos localizadores de falta se apresentam como uma solução para diminuir os tempos de interrupção, por fornecer a informação provável do ponto da falha. 14.

(27) Capítulo 2. Base Conceitual. Usualmente, a tarefa de localização de defeitos permanente é extremamente complexa, especialmente para circuito de distribuição de energia, devido a topologia da rede e a operação da logística das equipes de manutenção. O processo de restabelecimento da energia elétrica depende da localização do ponto do defeito no sistema e da ação de manutenção corretiva que seja necessária. Os localizadores de falta são utilizados com maior frequência em nível de tensão de transmissão de energia elétrica, onde o sistema de monitoramento das linhas de transmissão possui um maior volume de informações, mais completas e precisas que irá alimentar o método de identificação do ponto de defeito, e também por ser um sistema de topologia menos malhado, o que simplifica o uso da tecnologia. 2.3.1. Localizador de falta da distribuição. O localizador de falta é um dispositivo que instalado ao longo do tronco principal do. alimentador da rede aérea de distribuição e em seus ramais de derivação, captam a passagem de uma corrente de curto-circuito, e são supridos de algum recurso que indique o trecho defeituoso, seja por sinal luminoso in loco, ou por um sistema de telecomunicação capaz de enviar a informação a um centro de operação, agilizando a o processo de inspeção e a conseqüente localização do defeito na rede. Dentre os principais benefícios de um sistema de localização de falta: -Maior disponibilidade do serviço prestado; -Redução do tempo de localização de falta na rede; -Redução do TMAE (Tempo Médio de Atendimento Emergenciais); - Redução dos custos de manutenção; - Redução do número da chamados no call center; -Maior qualidade dos serviços prestados e aumento da satisfação do cliente.. 2.3.2 Utilização de localizador de falta nos sistema de distribuição no Brasil. A utilização de sistema de localizadores de falta ainda é bastante insipiente nos sistemas de distribuição de energia nas concessionárias brasileiras. Muitas empresas realizaram testes com algum tipo de tecnologia de localizadores de falta, porém, ainda não é empregado em larga escala devido ao investimento financeiro necessário para a disseminação desta tecnologia. 15.

(28) Capítulo 2. Base Conceitual. Uma evolução na tecnologia desenvolvida no Brasil pela CPFL conjuntamente com a Expertise Engenharia e a USP (Universidade de São Paulo) por um programa de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento da ANEEL). Este equipamento desenvolvido detecta a corrente de curto-circuito em seu ponto de instalação no ponto de instalação e sinaliza luminosamente o caminho até o trecho da falha (Relatório P&D, 2009) O desafio de propagar o uso de uma tecnologia de monitoramento do sistema, passa pela condição de demonstrar ao investidor o retorno que o uso racional deste tipo investimento pode trazer a organização, seja pela melhoria da imagem da empresa com a evolução da qualidade do serviço e da resposta mais rápida a contingências, e também pela economia gerada com a diminuição da disponibilidade de homem-hora alocado em uma ocorrência. A utilização da metodologia multicritério será um grande aliado para identificar os circuitos mais críticos, e considerando a dimensão do recurso disponível pela direção da empresa em melhoria de rede de distribuição pode ser alocado assertivamente nos circuitos com maior potencial para melhoria na performance da rede.. 2.3.3 Funcionamento geral do sistema com localiizador de falta. A Celpe por meio de um P&D desenvolvido conjuntamente ao CPqD (Centro de pesquisa e Desenvolvimento) e ao departamento de engenharia elétrica da UFPE (Universidade Federal de Pernambuco), na busca de inovação tecnológica concentrarão esforços para desenvolver um dispositivo localizador de falta para redes de distribuição de 13,8kV. A premissa básica do projeto é desenvolver um sistema que seja capaz de identificar uma corrente de curto-circuito proveniente de um defeito e por meio de um sistema de telecomunicações, enviar a informação percebida pelos sensores de falta instalados na média tensão ao COI (Centro de Operações Integradas – Celpe) em tempo real, e com um baixo custo de produção, operação e manutenção. Para o sucesso do desenvolvimento de um sistema de localização de faltas na rede primária de distribuição é imprescindível um foco especial na performance de suas partes componentes: os sensores para monitorar as grandezas elétricas da rede, a transmissão da informação dos sensores até o centro de operações e um software responsável pela interface homem-máquina, que trata as informações recebidas. (Romano et all, 2009) A Figura 2.6 ilustra o sistema desenvolvido, onde podem ser vistos seus principais componentes:. 16.

(29) Capítulo 2. Base Conceitual. Figura 2.6 – Visão geral do sistema de localização de faltas. Fonte: Romano et all, 2009. O grande desafio no desenvolvimento do sensor foi evitar a utilização de TC e TP convencionais para realizar a monitoração da tensão e correntes elétricas, o que aumentaria o custo significativamente. Portanto, foram desenvolvido pelo CPqD sensores de corrente e de tensão e que apresentam um custo de produção mais baixo. Estes sensores tem a capacidade de serem ajustados de forma a discriminar uma corrente de falta de uma corrente de carga natural, e entre tensão de serviço e residual. Em condições normais de operação da rede, o sensor envia suas informações para um concentrador que por sua vez a transmite a IHM em intervalos regulares. No entanto, quando da detecção de uma falta as informações são transmitidas imediatamente para a IHM (Romano et all, 2009). No tocante ao sistema de telecomunicações, foram testados nesta pesquisa, foram selecionadas três tecnologias para fazer a comunicação entre o sensor e a IHM: ZigBee, Rede celular (GPRS / 3G) e PLC (Power Line Communication). Porém, a rede celular se apresentou como a mais viável e econômica alternativa e será utilizada como gateway para este sistema, ou seja, as informações dos sensores chegam na IHM através de modems GPRS, utilizando a rede Internet. As principais vantagens de utilização da rede celular é que toda a infraestrutura já está instalada e a cobertura do sinal é bastante difundido. Há um ganho também no custo de aquisição dos terminais, considerando que a escala de produção é elevada. (Romano et all, 2009). 17.

(30) Capítulo 2. Base Conceitual. As informações dos sensores são tratadas pela interface homem-máquina (IHM), que possibilita o monitoramento do sistema em tempo-real, tendo uma visão geral da rede de sensores. A IHM permite também que o operador gerencie a rede de sensores, atualize as informações cadastrais e ajuste os parâmetros de funcionamento de cada sensor. Ao ocorrer uma falta, a IHM recebe a informação dos sensores que detectaram a falta e promovem um alarme sonoro no centro de operações, e também uma mudança no estado do sensor na tela deste IHM. A figura 2.7 abaixo ilustra a instalação do sistema de localização de falta em uma estrutura típica de 13,8kV. Como pode ser visto os componentes deste sistema são alimentados pela rede de baixa tensão, porém para aumentar a confiabilidade o equipamento ainda conta com uma bateria interna que permite uma autonomia de 48 horas caso haja uma descontinuidade indesejada no fornecimento de baixa tensão.. . Figura 2.7 – Esquema de ligação dos sensores localizadores de falta. Fonte: Romano et all, 2009. Este sistema possibilita um ganho importante na operação das redes de distribuição de energia. A agilidade de detecção do trecho onde ocorreu a falha pode trazer melhorias significativas nos indicadores de continuidade dos circuitos neles instalados, portanto, um processo que racionalize a decisão de onde instalar o sistema de localização de falta pode maximizar ainda mais os benefícios aliando ao potencial do retorno promovido pela tecnologia. 18.

(31) Capítulo 2. 2.4. Base Conceitual. Apoio à Decisão Multicritério Segundo (Lins,2009) na busca pela solução de um problema muitas vezes o decisor. enfrenta um tarefa difícil de realizar escolhas. Normalmente a decisão se torna mais complicada em situações que envolvem custos elevados, quando tem muitos envolvidos no processo ou uma situação de risco. Quando um problema apresenta características diversas e critérios conflitantes entre si, um método multicritério de apoio a decisão pode ser uma importante ferramenta para auxiliar o decisor na sua árdua missão de escolha. Devido à dificuldade em se tratar problemas com essas características, verifica-se a necessidade de um método multicritério de apoio à decisão neste trabalho, para auxiliar na determinação dos circuitos mais críticos, onde a instalação de dispositivos sinalizadores de faltas pode contribuir significativamente para melhorar indicadores técnico-operacionais, ou seja, a escolha deve ter potencial para alcançar os melhores resultados do investimento dentre as demais alternativas. Um problema de decisão multicritério é caracterizado quando há ao menos duas alternativas de ação para a escolha, e que se tenha interesse em atender a múltiplos objetivos. Busca-se associar variáreis a estes objetivos que permitam a avaliação de cada alternativa, considerando cada objetivo. Podem-se chamar estas variáveis de atributos, critérios ou dimensões (Almeida, 2011). Toma-se como exemplo a aquisição de um imóvel, em que o decisor pode ter vários objetivos, que os seguintes critérios ou variáveis poderiam representar: preço, localização, facilidade de acesso, dimensão, etc. A participação da figura do decisor é outra questão inerente a um problema de decisão multicritério, pois ele é quem estabelece as preferências sobre as conseqüências envolvidas no problema. No entanto, o decisor precisa avaliar de forma integrada, todos os objetivos representados pelas variáveis, muitas vezes com distintas unidades de medida. Contudo, é relevante frisar que neste tipo de problema, uma solução ótima que seja boa para todos os critérios não é possível de ser apresentada, pois os critérios têm níveis diferentes de relevância para o melhor caminho da solução. Busca-se então uma “solução de melhor compromisso.” 2.4.1 Problemáticas de Decisão Há de ser considerado como um fator que influencia na definição do método mais apropriado a um determinado problema de decisão é o tipo de problemática a ser analisado. Conforme (Roy,1996) a problemática de decisão pode ser entendida como a concepção do 19.

(32) Capítulo 2. Base Conceitual. decisor com relação à forma de abordar o problema. A identificação da problemática de decisão no problema torna-se indispensável, visando um representação clara e real para uma correta percepção de como os envolvidos no processo desejam estruturar o problema. O resultado pretendido em determinado problema pode ser classificado em quatro tipos de problemática (Almeida,2011): -Problemática de escolha ou Pα: busca esclarecer a decisão por um subconjunto do espaço de ações, tão restrito quanto possível, objetivando a escolha final de uma única ação. Portanto, espera-se obter uma escolha ou um procedimento de seleção; -Problemática de classificação ou Pβ: objetiva alocar cada ação a uma classe ou categoria. As diferente categorias são pré-definidas a partir de normas aplicáveis ao conjunto de ações. Busca-se uma triagem ou um procedimento de classificação; -Problemática de ordenação ou Pγ: tem como objetivo criar uma ordenação parcial ou completa entre os grupos que contém ações equivalentes. Neste caso a determinação de uma classe é relativa, ou seja, será dependente da sua posição na ordem; -Problemática de descrição ou Pδ: visa apoiar a decisão considerando uma descrição, linguagem adequada, formal e sistemática das ações e de suas respectivas conseqüências. Esta lista pode ser incrementada com a problemática de Portfólio que tem por objetivo escolher um subconjunto, de um grande conjunto de possibilidade, que atenda aos objetivos sob determinadas restrições. Um exemplo típico deste tipo é a seleção de portfólio de projetos. Essencial considerar a possibilidade de se encontrar problemas que envolvam mais de um tipo das problemáticas supracitadas, para casos assim pode ser uma mistura de escolha, classificação, ordenação e descrição.. 2.4.2 Métodos Multicritério de Apoio a Decisão. No passado, os problemas eram formulados de uma forma que sua solução consistia necessariamente em encontrar a melhor solução ou o chamado ponto ótimo para um critério específico. Porém, buscando se aproximar da realidade complexa, muitas vezes representada por um elevado número de variáveis, é que foram desenvolvidos modelos capazes de estabelecer soluções, levando em consideração mais de um critério. Sendo assim, com a metodologia multicritério, devido a possibilidade de existência de conflitos entre as variáveis, não se busca mais o ponto ótimo, pois poderia ser praticamente impossível de otimizar todos 20.

(33) Capítulo 2. Base Conceitual. os critérios simultaneamente, além disto, como as preferências particulares de cada decisor estão inseridas no processo não se pode obter uma solução geral. Portanto, o principal objetivo dos modelos de apoio a decisão multicritério consiste em auxiliar o decisor na formulação da melhor relação de compromisso entre os critérios envolvidos (Cavalcante, 2003). Na literatura são identificadas três abordagens para os métodos multicritérios de apoio a decisão (Roy,1985) •. Critério único de síntese (não admite imcomparabilidade);. •. Abordagem de sobreclassificação (admite imcomparabilidade). •. Julgamento interativo.. A primeira abordagem busca a maximização através da agregação de diferentes critérios em uma única função de síntese, e é conhecida como Escola Americana. A Teoria da Utilidade Multiatributo, ou Multiple Attribute Utility Theory – MAUT do inglês, é um dos métodos desta abordagem. O MAUT é classificado como um método de critério único de síntese, por agregar os critérios em um único critério de síntese. Os métodos de sobreclassificação (Outranking); avaliam os critérios par a par e definem uma relação de superação, prevalência ou subordinação. Destacam-se dentre os métodos de sobreclassificação o ELECTRE e o PROMETHEE (Almeida,2011). Outros métodos que utilizam a agregação através do critério de síntese, tais como: SMARTS, AHP e MACBETH. Para este estudo será utilizado a abordagem de sobreclassificação buscando a construção de um modelo de apoio a decisão que estabelecerá uma priorização de circuitos, baseada nos objetivos e no sistema de valores dos decisores e outros envolvidos.. 2.4.3 Método PROMETHEE Uma grande variedade de áreas, incluindo psicologia, hidrologia, química, administração, engenharia e pesquisa operacional têm utilizado largamente os métodos de decisão multicritério. Há vários métodos de decisão multicritério e em particular neste trabalho será utilizado o método chamado PROMETHEE. O método PROMETHEE (Preference Ranking Method for Enrichment Evaluation), que foi desenvolvido por Brans (1982) e aprimorado por Brans e 21.

(34) Capítulo 2. Base Conceitual. Vincke (1985), na sua lógica de funcionamento busca construir uma relação de sobreclassificação ou superação de valores e também em explorar estas relações construídas (Brans & Mareschal, 2005). Os métodos de sobreclassificação levam em conta o fato de que pequenas diferenças entre as avaliações das alternativas nem sempre são significantes (VINCKE, 1992) e não admitem a compensação ilimitada de largas desvantagens entre si. O método PROMETHEE trata um conjunto finito de alternativas que podem ser classificadas ponderando os vários critérios definidos e que muitas vezes podem ser conflitantes entre si. Este método, por ser de simples aplicação, pode ser utilizado em problemas de naturezas diversas e nos mais diferentes contextos e se propõem a auxiliar o tomador de decisão em problemas de ordenação. (Almeida, Costa, 2002; Cavalcante, Almeida, 2005). Este método se destaca por buscar envolver conceitos e parâmetros que possuem alguma interpretação física ou econômica, o que facilita a compreensão pelo tomador da decisão. (Raju, Kumar, 1999). Uma classificação encontrada na literatura para os métodos PROMETHEE é descrita a seguir com uma breve explicação sobre cada tipo de aplicação: • PROMETHEE I – Estabelece a pré-ordem parcial das alternativas; • PROMETHEE II – Estabelece uma pré-ordem completa entre as alternativas; • PROMETHEE III – Ampliação da noção de indiferença, tratamento probabilístico dos fluxos (preferência intervalar); • PROMETHEE IV – Pré-ordem completa ou parcial. Utilizado em problemática de escolha e ordenamento e destinado às situações onde o conjunto de soluções viáveis é contínuo; • PROMETHEE V – Nesta aplicação, após utilizar o PROMETHEE II estabelecendo uma ordem completa entre as alternativas, introduzem-se restrições, identificadas no problema, para as alternativas selecionadas; incorpora-se uma filosofia de otimização inteira; • PROMETHEE VI – Pré-ordem completa ou parcial. Problemática de escolha e ordenamento. Destinado às situações em que o decisor não consegue ou não quer definir precisamente um valor fixo de peso para os critérios; então se pode especificar intervalos de possíveis valores substituindo o valor fixo do peso. O problema em questão envolve uma necessidade de criar um ranking entre as alternativas, para destinação de investimento no monitoramento do sistema, fazendo uso de dispositivos sinalizadores de falta. 22.