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DEMANDAS DE PESQUISA, DESENVOLVIMENTO E INOVAÇÃO PROGRAMA 2009
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Ana Laura Barata Quintanilha
1 Número P&D+I /003 Desenvolvimento de técnica preditiva para avaliação do estado das câmaras de interrupção de disjuntores de alta tensão através da análise de ensaios de resistência dinâmica. Desenvolvimento Experimental Segmentação Estratégica Transmissão Linhas e Subestações (TT) SLMG Vladimir Cesarino de Souza Ramal Resistência dinâmica de contatos de câmaras de disjuntores de alta tensão. Muitos disjuntores são submetidos a manobras mais estressantes, como os disjuntores de bancos de capacitores e reatores, utilizados diariamente para regulação da tensão do Sistema Elétrico. Essas manobras provocam desgastes prematuros dos contatos fixos e móveis das câmaras de interrupção, cujos desgastes nem sempre são detectados através de ensaios convencionais, como o ensaio de resistência de contato, realizado com o disjuntor fechado, resultando em dados insuficientes para um diagnóstico preciso do estado real dos contatos das câmaras dos disjuntores, na dinâmica da extinção do arco. Atualmente um diagnóstico preciso só é possível através da desmontagem e inspeção interna das câmaras, sendo atualmente utilizado como parâmetro o número de operações realizadas pelo disjuntor. O principal objetivo do projeto é desenvolver uma NOVA TÉCNICA PREDITIVA para o diagnóstico do estado dos contatos das câmaras de disjuntores de alta tensão, através da aplicação de ensaios de MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DINÂMICA, estabelecendo correlações padronizadas entre os resultados obtidos e os possíveis desgastes internos, sem necessidade de desmontagem dos equipamentos, possibilitando uma maior previsibilidade do ponto ótimo para manutenção. Introdução de uma NOVA TÉCNICA PREDITIVA na manutenção de disjuntores de alta tensão para redução dos riscos de falhas e dos custos de manutenção desses equipamentos, gerando ainda significativo desenvolvimento tecnológico no segmento de manutenção de subestações.
2 Número P&D+I /008 Sistema de comunicação TCP/IP entre SE's para proteção. Desenvolvimento Experimental Segmentação Estratégica Telecomunicações (TL) DOMT Elton Bernardo Bandeira de Melo Ramal Teleproteção, Redes Convergentes, IP O atual estágio de desenvolvimento das redes IP é bastante avançado e tem levado a convergência de diversas aplicações, sejam elas operacionais ou não, tais como a Oscilografia, Medição do Faturamento e SAGE, sejam corporativas, Telefonia, Videoconferências e CFTV. Já temos no setor elétrico muitas aplicações críticas para a operação do sistema completamente migrada para a plataforma IP, aplicações de Tempo Real e sensíveis a variações na Rede já são realidade no mundo IP. Com isto, várias vantagens são obtidas, desde a padronização de protocolos, independência de fabricantes, economia em equipamentos e capacitação, redução da complexidade, etc. A Teleproteção é um serviço essencial para a proteção das linhas de transmissão e demais equipamentos de subestações, através da comunicação imediata entre equipamentos de subestações diferentes, são tomadas decisões como a abertura de chaves e disjuntores, e evitando danos ao sistema elétrico. Tratase de um sistema de telecomunicações simples e dedicado apenas à troca destas informações, mas de altíssima confiabilidade e necessidade de tempo real. Atualmente os sinais de Teleproteção são enviados através de transceptores OPLAT ou redes TDM SDH ou PDH. No entanto com a implantação das recomendações da IEC 61850, os dispositivos das subestações já podem enviar pacotes IP, e portanto é natural a migração destes equipamentos dedicados e de alto custo, para a rede IP, desde que esta garanta os níveis de confiabilidade e latência desejados. Desenvolver um sistema de comunicação entre subestações para proteção das LTs e dispositivos elétricos utilizando protocolo TCP/IP. Tal sistema deverá prever compatibilidade com o IEC 61850, adaptado à realidade da Chesf. Economia maciça em sistemas de teleproteção, reduzindo os custos de operação e manutenção do sistema de telecomunicações atual. Redução da complexidade dos sistemas de teleproteção, seus tempos de projeto e implantação. Garantia dos padrões mínimos de qualidade na proteção dos dispositivos da rede elétrica. Aplicação das recomendações do IEC
3 Número P&D+I /010 Ferramenta Gráfica para Síntese de uma Sub-Malha para Estudos de Transitórios Eletromagnéticos. Desenvolvimento Experimental Segmentação Estratégica Transmissão Linhas e Subestações (TT) DEAT Luiz Carlos de Alcantara Fonseca Ramal Transitórios eletromagnéticos, Software gráfico, técnicas de otimização. A montagem de uma sub-malha para estudos de transitórios eletromagnéticos exige uma séria de atividades manuais tais como: montagem dos elementos envolvidos no estudo no formato ATP, cálculo dos equivalentes com um programa de curto-circuito, introdução destes equivalentes na malha montada, cálculo da tensão atrás do equivalente para processamento do fluxo de carga, tentativa e erro para o ajuste do fluxo de carga. Todos estes procedimentos podem ser automatizados através de software. A síntese desta sub-malha exige aplicação de métodos de otimização para a escolha das tensões e ângulos ótimos para que esta sub-malha se comporte de forma similar ao caso completo. Esta montagem além de demandar trabalho manual leva tempo e é susceptível de erros. Todo este procedimento pode ser feito automaticamente através de softwares que utilizem recursos de otimização e de computação gráfica. Desenvolvimento de interface gráfica, como solução nacional, a partir dos dados dos decks públicos de load-flow e de curto-circuito utilizando métodos de otimização, que possam sintetizar uma sub-malha equivalente, no formato ATP/EMTP, visando estudo de transitórios eletromagnéticos. Maior velocidade na montagem de casos para estudo de transitórios eletromagnéticos e o consequente aumento da produtividade. Redução da possibilidade de erros de montagem. Diminuição do custo de mão-de-obra associado a estudos de linhas e subestações.
4 Número P&D+I /011 Sensoriamento Remoto de alta resolução: detecção, processamento e análise em linhas de transmissão. Segmentação Estratégica Transmissão Linhas e Subestações (TT) DEPL Silas Valente Ramal Laserscanning, Lidar, Radar, Transmissão, Recapacitação. A crescente disponibilidade de dados espectrais de alta resolução e o surgimento de ferramentas para a aquisição de informações altimétricas precisas da superfície da terra e dos objetos acima dela, criam uma nova dinâmica no uso de sensoriamento remoto e processamento digital de imagens. Aplicações que até recentemente eram possíveis somente através do uso de técnicas convencionais de levantamento topográfico. O conhecimento tridimensional preciso das estruturas e dos cabos obtido com informações fornecidas pelos sistemas Laser e Radar, assim como o tipo de uso e ocupação do solo e o cadastro de benfeitorias, de informações das condições ambientes e da temperatura do cabo no instante do mapeamento, aliados a cálculos mecânicos, permitem determinar a máxima temperatura que os cabos poderão atingir, respeitando as distâncias de segurança de norma, na operação da linha em condições normais ou de sobrecarga. Quanto às linhas existentes, as incertezas são ainda maiores, pois envolvem a identificação e discretização de materiais, como: cabo condutor, cabo pára-raios, isoladores, estrutura metálica e pontos de fixação de estais. Neste caso, os problemas relativos à identificação de bordas são maximizados, porém tolerados. No caso de novas linhas de transmissão, a estimativa do custo do projeto depende fundamentalmente do perfil do terreno ao longo da linha proposta. Através da varredura a laser e dados de sensores remotos de outras faixas espectrais, incluindo a faixa de microonda, é possível realizar um estudo detalhado de traçados alternativos, onde questões técnicas e ambientais podem ser consideradas, consolidando uma base de informações para geração de planta e perfil, insumos para os projetos básicos e executivos. A recente evolução e disseminação do Sensoriamento Remoto de Alta Resolução, torna a cada dia mais necessário o desenvolvimento de pesquisas associadas a linhas de transmissão. Onde o que se esclarece são os limites e o estado da arte da tecnologia, a partir do desenvolvimento de uma nova concepção metodológica que integre dados laser, de radar e de imagens de satélite de alta resolução. É necessário se conhecer as capacidades e de que forma elas podem ser alcançadas, possibilitando a correta forma de contratação ou aquisição e utilização dos sistemas de sensoriamento remoto de alta resolução para concessionárias do setor elétrico. Desenvolver uma nova concepção metodológica que integre dados laserscanning, de radar e de imagens de satélite de alta resolução, visando subsidiar estudos de manutenção, operação, mapeamento e projetos básicos e executivos de novas linhas de transmissão, constituindo-se em um desenvolvimento metodológico de um processo novo para o setor elétrico de linhas de transmissão. Estudo da diretriz do traçado de novas linhas de transmissão. Composição de base de informações para projetos executivos de novas linhas de transmissão. Integração com sistema PLS-CADD. Mapeamento e recomposição de instalações existentes das linhas de transmissão, para simulação de novas condições de operação. Subsídios à manutenção e operação de linhas de transmissão. Integração das metodologias, de caráter local, já implantada com métodos automatizados gerados a partir de dados LIDAR, RADAR e imagens de satélite de alta resolução. Redução de custos decorrentes de intervenções corretivas em linhas de transmissão. Prevenção de incêndios em linhas de transmissão. Cadastro das benfeitorias e do uso e ocupação do solo na faixa de domínio de linhas de transmissão da CHESF. Transferência de conhecimentos sistemáticos em Sensoriamento Remoto para a CHESF através de cursos, seminários e palestras.
5 Número P&D+I /013 Integração Física e Lógica de Sistemas de Proteção, Supervisão e Controle de Subestações Baseada na Norma IEC Segmentação Estratégica Controle - Supervisão e Proteção (CP) DEEC Dacio da Silva Melo e João Carlos Pestana Ramal Norma IEC 61850, Sistema de Controle e Proteção de Subestação, IDI - Interface digital Inteligente, Redes Lógicas e Ópticas, Técnicas Modernas de Projeto de Subestação de Energia Elétrica. Os pioneiros no desenvolvimento dos sistemas de proteção criaram metodologias que são empregadas até hoje, com soluções técnicas originais, enfrentando desafios extremamente complexos. Os conceitos são baseados em dois fatores: capacidade de sobrecarga dos circuitos através das curvas de atuação e estabelecimento de critérios de atuação em função destas características (seletividade da proteção). De forma a transmitir as condições do sistema elétrico ao conjunto da proteção, os projetistas utilizaram o Fluxo de Potência como variável de ligação. Esta filosofia tem limitações, onde predominam as redes malhadas com longas distâncias entre os sítios de geração e consumo. Torna-se difícil manter estes esquemas de seletividade. A norma IEC61850 permite o uso de metodologias de proteção e controle até hoje inexploradas pelas concessionárias. Divide a adoção de novas estratégias de proteção e controle em subestações em duas fases distintas. Na primeira, os atuais relés serão integrados através do envio e recepção de mensagens GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event). Na segunda, os relés serão substituídos por equipamentos virtuais residentes em servidores de processos com elevado desempenho e confiabilidade. Os equipamentos físicos serão substituídos por softwares executados diretamente no servidor de processos e não mais nos referidos equipamentos. O atual ajuste "pontual" será substituído por um ajuste global e os atuais Esquemas de Controle de Emergência (ECE), migrarão para o conceito de Smarts Grids. A substituição das arquiteturas convencionais por redes digitais permitirá a redução da quantidade de cabos. As informações de campo serão tratadas por uma IDI (Interface Digital Inteligente). Posteriormente, estas informações serão enviadas, para os diversos subsistemas residentes em servidores. Os IDIs em desenvolvimento são dispositivos conversores dos dados analógicos em pacotes digitais (stacks SV - Sampled Values ) que circularão em altas velocidades pelas redes ROP (Rede Óptica de Pátio) e ROC (Rede Óptica de Controle). Nas ROC serão instalados servidores de alto desempenho, responsáveis pelo processamento digital dos sinais SV, com arquitetura redundante que executarão diversas funcionalidades de proteção, as quais são fundamentais no processo de automação das subestações. Desenvolver um ambiente integrado de proteção e controle baseado na norma IEC61850, permitindo aos projetistas criarem soluções que virtualizem todas as funcionalidade desempenhadas atualmente pelos equipamentos discretos. Conceber novos padrões para o projeto de subestações, permitindo a substituição dos cabos de comando por fibras ópticas. Desenvolver um ambiente computacional para parametrização e ajustes de sistemas de proteção. Avaliar os impactos em projetos de subestações decorrentes da integração física e lógica dos sistemas de proteção em termos de: confiabilidade, otimização dos projetos, manutenção etc. Implementar uma plataforma de testes adequada à nova filosofia de implantação da norma IEC61850, permitindo que sejam efetuados todos os testes necessários das funcionalidades de proteção e controle desenvolvidas. Maior integração física e lógica de sistemas de proteção e controle, permitindo a redução no custo e complexidade dos processos de digitalização de subestações. Substituição dos equipamentos físicos de controle e proteção por "equipamentos virtuais" sendo executados em um servidor de processos de alto desempenho. Integração das informações em bases de dados única. Uso de técnicas que garantam a separação lógica entre ambientes, com a utilização, do conceito de máquina virtual. Otimização das atuais técnicas de confiabilidade e manutenção de sistemas elétricos. Desenvolvimento de novos algoritmos de proteção e controle, sem a necessidade de alterações de hardware. Impactos na capacitação das equipes.
6 Número P&D+I /016 Sistema robotizado de detecção infravermelha para monitoramento e avaliação térmica de primeiro grau em tempo real dos equipamentos de subestações. Segmentação Estratégica Transmissão Linhas e Subestações (TT) COES Tereza Cristina Leite Galindo Ramal Termografia, Infravermelho, Monitoramento. A aplicação massificada da termografia de alta resolução é realizada através de aquisições manuais de dados que são processados pontualmente em inspeções periódicas. Além dos intervalos de descontinuidade dos monitoramentos, fatores como ângulos de incidência são fundamentais para padronização do procedimento reduzindo erros grosseiros. O monitoramento proposto através de um sistema robotizado permitirá realizar de forma contínua e padronizada a avaliação térmica de primeira instância dos equipamentos selecionados. Desenvolver protótipo para monitoramento de imagens térmicas em tempo real, incluindo ferramenta de software, que permita análise das informações com sinalizações e alarmes para a operação e manutenção. A pesquisa proposta tem o objetivo de padronizar decisões de primeira instância que podem demandar em ações preventivas que aumentem a disponibilidade operacional, ou ações corretivas programadas, reduzindo a probabilidade de intervenções não programadas nos ativos monitorados pelo sistema robotizado de inspeção por radiação térmica.
7 Número P&D+I /017 Construção de diagramas térmicos unifilares das instalações de transmissão a partir de informações observadas por inspeção infravermelha associado ao fluxo de potência do sistema e condições de restrição operacional. Segmentação Estratégica Transmissão Linhas e Subestações (TT) COES Tereza Cristina Leite Galindo Ramal Termografia, Restrição Operacional, Unifilar Térmico. Não obstante a termografia passiva ser um dos métodos mais aplicados no sistema elétrico de potência, os diagnósticos tomam como base dados dissociados das condições operacionais, cujos resultados são exibidos como termogramas, enquanto que, os operadores das instalações utilizam os diagramas unifilares para visualização operacional. A construção de diagramas térmicos unifilares que permitam a visibilidade da gravidade e da função de transmissão associada é um fator de extrema relevância para a tomada de decisão. Desenvolver metodologia, incluindo ferramenta de software, que permita associar imagens térmicas às curvas de carga do fluxo de potência do sistema de transmissão com o objetivo de desenhar os diagramas térmicos unifilares das instalações. Associar fatores predominantes aos resultados térmicos na forma de diagramas unifilares, cuja leitura é bastante aplicada na operação das instalações, permitindo uma visão sistêmica o que é um fator de sucesso para a leitura operacional e tomada de decisão.
8 Número P&D+I /018 Simulação de Radiografia Digital como gerador de parâmetros para desenvolvimento e otimização da técnica para aplicação real em campo. Segmentação Estratégica Transmissão Linhas e Subestações (TT) COES Marco Antonio Leite Porto Ramal Radiografia Digital, Otimização da aplicação, Radiação ionizante. Atualmente, a radiografia digital tem demonstrado alto potencial como técnica preditiva quando aplicada no campo da engenharia elétrica para avaliação da integridade dos equipamentos e conexões nas instalações das empresas geradoras, transmissoras e distribuidoras de energia elétrica em condição energizada. Embora existam projetos e pesquisas em radiografia digital em andamento, em particular, este projeto propõe uma valorização maior da segurança em termos de proteção radiológica, uma vez que reduz a aplicação da radiação ionizante no campo com conseqüente diminuição tempo de exposição do homem no campo. Facilita a análise de um defeito uma vez que temos um protótipo perfeito simulado por computador para comparação com a imagem real obtida para o diagnóstico que irá subsidiar a tomada de decisão e na análise automática dos resultados de ensaio. Os equipamentos em campo são de variados tipos, dimensões e também de estrutura interna de alta complexidade e sofisticação. Realização da simulação computacional de radiografia destes objetos, além de ser de baixo custo, através de simulação computacional, preencherá requisitos práticos e poderá ser aplicado para planejamento de inspeção. Ademais, não existem trabalhos desta natureza em andamento no País. Desenvolver uma metodologia, incluindo ferramenta de software, que permita gerar imagens radiográficas simuladas por computador através de processo matemático. Estas imagens servirão como referência para qualidade das imagens reais a serem obtidas em ensaios no campo de determinados objetos, visando otimizar o tempo de aplicação de radiação durante os ensaios e obter imagem radiográfica real de alta definição e resolução. Maior segurança com a redução do tempo de aplicação no campo; Maior qualidade na análise de falhas dos equipamentos ensaiados; Facilita a tomada de decisão em relação a operação do equipamento; Reduz riscos ao sistema.
9 Número P&D+I /019 Avaliação do Desempenho de Óleo Vegetal Isolante em um Reator de 230 kv Energizado. Desenvolvimento Experimental Segmentação Estratégica Meio Ambiente (MA) COAM Djalma Gomes da Silva Junior Ramal Óleo Vegetal Isolante, Desempenho, Tratamento, Fluidos Dielétricos Biodegradáveis. Recentemente o óleo mineral isolante (OMI) vem apresentando alguns problemas durante sua utilização como: ocorrência de falhas em reatores devido à presença de enxofre corrosivo; contaminação de solo e de sistemas hídricos em virtude de seu lento processo de biodegradação; e ocorrência de incêndios em função do baixo ponto de combustão (~150 C). Para preservar o meio ambiente em decorrência de contaminações decorrentes de vazamentos ou até mesmo explosões de tanques de equipamentos, por exemplo, foram desenvolvidos óleos biodegradáveis à base de óleos vegetais como potenciais substitutos ao OMI. Além da característica biodegradável e renovável, o óleo vegetal isolante (OVI) é isento de compostos de enxofre corrosivo e apresenta temperatura de combustão em torno de 350 C, o que reduz a possibilidade de ocorrência de incêndios durante eventuais falhas no equipamento elétrico. A prática de utilização do OVI em equipamentos elétricos é pouco difundida no Brasil. Em função disto, não existem diretrizes normatizadas de supervisão e de manutenção preventiva para estes equipamentos. Duas concessionárias brasileiras de energia elétrica estão realizando testes utilizando o OVI em equipamentos elétricos de potência, a Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG) e as Centrais Elétricas do Norte (ELETRONORTE). Para adquirir conhecimento e parâmetros sobre o desempenho do OVI em equipamentos de potência, as concessionárias precisam incentivar a instalação de equipamentos piloto e envolver as equipes de manutenção em projetos de P&D, para que estas aprendam a "lidar" com este fluido e, assim, possam levantar dados para elaboração de diretrizes e para inserção de forma correta e definitiva do OVI no setor elétrico nacional. É com este intuito que está previsto neste projeto a instalação de um reator de 230 kv, usado, projetado para usar Óleo Mineral Isolante e que terá o fluido substituído por Óleo Vegetal Isolante, provido de dispositivos de monitoramento remoto, on line, do fluido dielétrico vegetal. Está previsto o envolvimento das equipes de engenharia e manutenção da concessionária nas atividades do projeto, visando a transferência de conhecimento para que assim, estas equipes possam ser treinadas quanto ao manuseio do OVI e, principalmente, quanto aos ensaios de manutenção preventiva deste fluido. Estudar os efeitos do uso de óleo vegetal em um reator de 230 kv, acompanhando o desempenho do reator e as características físico-químicas e dielétricas do OVI, bem como monitorar on-line a formação de produtos de oxidação do OVI através de um sensor a se desenvolvido. Desenvolvimento de tecnologia e inserção de um fluido isolante, biodegradável e renovável, alternativo ao OMI em equipamentos elétricos de 230 kv, buscando o aumento da potência disponível e vida útil dos equipamentos elétricos quando isolados com OVI. Aumento do fator de utilização (revisão tarifária). Redução dos riscos de incêndio (seguro e parede corta fogo) e de impactos ambientais quando de vazamento (redução de riscos de penalidades e ações corretivas), com consequentes benefícios imediatos para a população. Validação de tecnologia (dispositivo de tratamento do OVI no equipamento energizado), hoje inexistente, para garantir a qualidade do OVI durante seu uso. Desenvolvimento de tecnologia (sensor), hoje inexistente, para monitorar a formação dos produtos de oxidação do OVI em uso. Treinamento das equipes de engenharia e manutenção da concessionária visando à transferência de conhecimento para que assim, estejam habilitadas quanto ao manuseio do OVI e, principalmente, quanto aos ensaios de manutenção preventiva deste fluido.
10 Número P&D+I /020 Sistema remoto de análise contínua do estado operacional de equipamentos de alta tensão através do monitoramento do óleo isolante. Segmentação Estratégica Transmissão Linhas e Subestações (TT) COAM Djalma Gomes da Silva Junior Ramal Sensor, Gases Dissolvidos, Detecção. Equipamentos Elétricos de alta tensão utilizados em subestações são de altíssimo custo e devem ter alta confiabilidade e desempenho. O processo de manutenção desses equipamentos envolve a avaliação de seus componentes internos, obtida indiretamente a partir do estado de degradação do óleo isolante e de substâncias nele dissolvidas. Esse procedimento é geralmente feito com a análise de amostras do óleo do transformador em laboratório, o que impede uma avaliação continuada do estado de operação do equipamento. Há necessidade portanto, de se desenvolver novas técnicas de monitoração remota que permitam a análise contínua de substâncias dissolvidas no óleo isolante, e que sejam de fácil integração ao sistema de telemetria da empresa. Alguns sistemas com essas características são fabricados no Exterior a um alto custo de importação e a grande maioria de soluções disponíveis não tem capacidade de quantificar substâncias específicas dissolvidas no óleo isolante. Além disso, não há uma solução de baixo custo com essas características disponível comercialmente no Brasil ou no Exterior. Desenvolver um protótipo de um sistema de monitoração contínua do estado de degradação do óleo isolante do equipamento elétrico, que também quantifique substâncias específicas nele dissolvidas, para permitir o diagnóstico de falhas em equipamentos elétricos de alta tensão. O sistema deve ser interligado ao sistema de telecomunicações interno da CHESF e ser integrado ao sistema de proteção de equipamentos. A operação do sistema protótipo deve ser demonstrada em experimento piloto em campo. Acompanhamento da degradação do sistema de isolamento papel-óleo dos equipamentos de alta tensão. Redução de riscos de falhas catastróficas. Diminuição de riscos de acidentes envolvendo funcionários da empresa durante a coleta de amostras diretamente em equipamentos com falhas acentuadas. Nacionalização de tecnologia.
11 Número P&D+I /021 Desenvolvimento de estudo para avaliação do uso de biocombustíveis em uma usina termoelétrica de ciclo combinado. Desenvolvimento Experimental Segmentação Estratégica Produção de Energia (PE) DEEM Douglas Balduino Guedes da Nobrega Ramal Usina termoelétrica, simulação e biocombustível. Com a crescente escassez dos combustíveis fósseis, se torna cada vez mais necessária a utilização de fontes alternativas de energia. Os biocombustíveis são fontes de energia renováveis produzidas a partir da cana-de-açúcar, plantas oleaginosas, biomassa florestal e resíduos agropecuários. além de serem alternativas mais baratas e eficientes no combate ao efeito estufa. Em alguns casos, os biocombustíveis podem ser usados tanto isoladamente, como adicionados aos combustíveis convencionais. Como exemplos, podemos citar o biodiesel, o etanol, o metanol, o metano e o carvão vegetal. Por isso, os cenários atual e futuro já exigem um maior conhecimento e domínio destas alternativas. Considerando estas perspectivas, percebe-se a também a necessidade iminente do melhor conhecimento da utilização e os impactos destas fontes alternativas em usinas termoelétricas de ciclo combinado. Desenvolvimento de estudo para avaliação do potencial energético dos biocombustíveis (biodiesel, etanol e outros) em usinas termoelétricas de ciclo combinado. Além de serem alternativas com bom potencial energético além de mais baratas e eficientes no combate ao efeito estufa, a utilização dos biocombustíveis entrou definitivamente na agenda do governo brasileiro. Conforme foi dito anteriormente, os biocombustíveis são menos poluentes que os tradicionais combustíveis derivados de petróleo. Outros estudos apontam índices de emissões menores em relação aos combustíveis fósseis, sendo, portanto, opções menos agressivas ao meio-ambiente.
12 Número P&D+I /025 Modelo probabilístico bayseano para estimação dos custos de acidentes do trabalho no setor elétrico. Pesquisa Básica Dirigida Segmentação Estratégica Recursos Humanos (RH) DAST Wellington Soares da Silva Ramal /2080/3406 Estatística bayseana, acidentes do trabalho, custos, segurança do trabalho. Inexiste na empresa um sistema próprio para apropriação dos custos dos acidentes do trabalho. Os custos dos acidentes do trabalho são estimados de forma aleatória, sem base científica o que leva a dificuldades nas decisões de política de segurança e o desperdício de recursos em virtude das conseqüências dos acidentes. Com um modelo probabilístico, pode-se inferir com maior eficácia as causas que possam levar a ocorrência de acidentes, podendo assim reduzir tanto os custos diretos relativo ao acidentado quanto aos custos indiretos relativos ao sistema elétrico perturbado pelo acidente. Desenvolver um modelo probabilístico para estimar o custo dos acidentes do trabalho e permitir uma análise eficaz das possíveis causas nas empresas de energia elétrica, de forma a permitir a definição de ações preventivas. Conhecendo-se os parâmetros que ponderam as variáveis explicativas do acidente do trabalho, maximizar a aplicação de recursos para redução dos acidentes do trabalho.
13 Número P&D+I /026 Otimização da Distribuição de Reserva Técnica de Transformadores para Instrumentos em Sistemas de Transmissão. Segmentação Estratégica Gestão Estratégica (GE) CORE Cristiano Gonçalves de Melo Ramal Otimização, Transformador para Instrumentos, Reserva Técnica. Os Transformadores para Instrumentos (TI) são equipamentos vitais para a confiabilidade do Sistema Elétrico de Potência (SEP), tendo a finalidade de alimentar instrumentos elétricos de medição, proteção ou controle, transformando altas tensões e correntes para níveis seguros, além de fornecer o isolamento contra a alta tensão. Falhas destes equipamentos podem resultar em indisponibilidades, vulnerabilidade do SEP e faturamento inadequado. A Resolução Normativa nº. 270 da Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) impõe severas penalidades por indisponibilidades não programadas da função transmissão, requer agilidade da manutenção para recompor a função no menor tempo possível, bem como medidas preventivas no sentido de reduzir os desligamentos não programados. A distribuição da reserva técnica de TI tem um papel fundamental no tempo de restabelecimento da função transmissão quando há indisponibilidade causada pela necessidade de substituição deste componente. Contudo, as variáveis envolvidas neste processo são diversas, como distâncias entre almoxarifados e instalações, condições de trafego e da pavimentação das rodovias, tempo de mobilização das equipes de manutenção para substituição do equipamento, quantidade de equipamentos em operação estratificados por instalação, nível de tensão, tempo de operação e modos de falha dominantes das famílias de TI, baseados em conhecimento especialista. Considerando este cenário, torna-se necessário o desenvolvimento de técnicas que levem em consideração as diversas variáveis envolvidas a fim de se aprimorar a logística de distribuição da reserva técnica de TI que, conseqüentemente, impacta diretamente na integridade, disponibilidade e confiabilidade do SEP. Desenvolver metodologia para otimizar a localização de equipamentos de reserva técnica considerando um universo abrangente de variáveis. Esta metodologia deve ser implantada considerando um projeto piloto voltado para transformadores de instrumentos, de forma a identificar se os locais de armazenamento da reserva técnica, estabelecidos atualmente pela Empresa, são suficientes para obtenção do ponto ótimo de distribuição. A incorporação da nova metodologia de distribuição de reserva técnica de TI pode ser reaproveitada para outros equipamentos; Diminuição do tempo de indisponibilidade; Redução dos custos com manutenção e do tempo de atendimento (menos homem-hora), pois estando o equipamento mais próximo, menor será a mobilização da infra-estrutura para o restabelecimento da função de transmissão; Subsidiar o dimensionamento da reserva técnica, com consequente adequação de recursos e melhoria do desempenho sistêmico.
14 Número P&D+I /028 Sistema Preditivo Automático de Gestão de Falhas em Transformadores de Potência baseado em registros oscilograficos e mineração de dados. Segmentação Estratégica Controle - Supervisão e Proteção (CP DEEC Dacio da Silva Melo Ramal Manutenção Preditiva, Transformadores de Potencia, Gestão online, Registradores Digitais, Mineração de dados, Alarmes Inteligentes. Os transformadores de potência são equipamentos vitais de energia elétrica. Por esta razão, falhas em transformadores podem resultar na interrupção do fornecimento de energia, implicando em elevados custos de manutenção ou substituição do equipamento. A manutenção preventiva dos transformadores, desde que adequadamente planejada e conduzida, aumenta significativamente a confiabilidade destes equipamentos na subestação. No entanto, ela tem um custo significativo, tanto para reposição e mão de obra de manutenção quanto produtivo, em vista de implicar na interrupção do suprimento de energia elétrica. Antes de uma parada intempestiva de um transformador, o processo de análise dos pré-alarmes gerados pela monitoração on-line das grandezas de um determinado equipamento elétrico é, em geral, realizado de forma manual, ou seja, somente através de inspeção visual de uma extensa lista de mensagens e sinalizações (denominados arquivos de logs), a qual é gerada a partir da ocorrência de diversos eventos na subestação. Por ser um processo demorado e bastante susceptível a erros de interpretação, torna-se necessário desenvolver um meio eficiente de classificação e identificação destes registros. Além do problema citado, outros podem agravar a situação, tais como falhas em unidades terminais remotas, indisponibilidade de canais de comunicação, ou mesmo no próprio sistema de aquisição de dados. No entanto, a identificação, classificação e interpretação automatizada de pré-alarmes devem ser capazes de fornecer subsídios para uma rápida tomada de decisão quanto aos transformadores da subestação. A inovação tecnológica deste projeto consiste no desenvolvimento de um sistema integrado (composto por componentes de hardware e software) que permite a monitoração on-line e a análise em tempo real dos pré-alarmes provenientes dos sistemas de medição, monitoração e supervisão (entre os quais os RDP - Registradores Digitais de Perturbações), o uso de diversas técnicas de inteligência artificial e de mineração de dados e a utilização de ferramentas gráficas amigáveis que permitam mostrar o diagnóstico auferido pelo sistema às equipes da Chesf. Desenvolver um sistema integrado (software + hardware) para identificação preditiva de falhas em transformadores de potência através da monitoração on-line de grandezas elétricas (corrente de regime, sequências simétricas, carregamento, etc.) e da aplicação de técnicas de Data Mining. Determinar as técnicas de monitoração que apresentam melhor desempenho para a identificação preditiva de falhas nos transformadores de potência das subestações da Chesf. Disponibilizar o diagnóstico da provável falha para os operadores da subestação ou centro de operação da Chesf, de modo a permitir o acionamento das equipes de manutenção. Testar e validar o sistema desenvolvido em um projeto piloto na Chesf (subestação e transformador (es) a ser(em) posteriormente definidos). O monitoramento on-line de equipamentos críticos em subestações (como é o caso dos transformadores de potência) é de grande importância para o Sistema Brasileiro Interligado, pois assegura a qualidade do suprimento de energia elétrica, além de reduzir os riscos de desligamentos não programados que podem causar grande impacto no sistema de suprimento de energia elétrica da Chesf. A Chesf será beneficiada com a obtenção de um sistema de monitoração on-line de transformadores de potência, permitindo se conhecer em tempo real as condições operacionais do transformador de potência e ganhos de produtividade e confiabilidade decorrentes da otimização dos serviços de manutenção.
15 Número P&D+I /030 Avaliação da influência do campo eletromagnético na aceleração da reação álcaliagregado dos concretos afetados das fundações das bases de torres de transmissão e subestação. Segmentação Estratégica Transmissão Linhas e Subestações (TT) DECG Patricia Neves Silva Ramal Torres de transmissão, Subestação, bases de fundação, concreto, reação álcaliagregado. Sabe-se que o campo eletromagnético pode influenciar na velocidade das reações químicas. A reação álcali-agregado (RAA) é uma reação química que ocorre em alguns concretos, quando estes são constituídos de agregados reativos, na presença de álcalis, e a depender da situação de exposição da estrutura à umidade. As fundações de subestações e bases de torres de transmissão em concreto, de várias instalações da Chesf, estão comprovadamente afetadas pela reação álcali-agregado. O desenvolvimento da RAA pode ocasionar fissuras nas peças de concreto, afetando a capacidade resistente e abrindo a possibilidade para o desenvolvimento de novas patologias. Se o campo eletromagnético intensificar o desenvolvimento da RAA, como se supõe, é necessário levar em consideração este fator na manutenção e na implantação de medidas corretivas de tais estruturas. Conhecendo se existe influência do campo eletromagnético na velocidade de desenvolvimento da RAA, e as medidas que deverão ser adotadas para minimizar esta influência, será possível reduzir consideravelmente o custo com manutenção e reparo de tais estruturas. Verificar a influência do campo eletromagnético na velocidade de desenvolvimento da reação álcaliagregado por meio de ensaios em laboratório, simulando os campos magnéticos provenientes das LT's, das subestações e unidades geradoras, e validar os resultados a partir de medições em instalações da Empresa. Propor soluções para minimizar esta provável influência. Redução do custo de reparos e manutenção em subestações e linhas de transmissão afetadas pela expansão do concreto com RAA; Aumentar a vida útil dessas estruturas.
16 P&D+I /032 Número Verificação da contribuição de álcalis por parte dos agregados utilizados na fabricação de concretos com reação álcali-agregado (RAA). Desenvolvimento Experimental Segmentação Estratégica Produção de Energia (PE) DECG Patricia Neves Silva Ramal Estruturas de concreto, reação álcali-agregado, álcalis. A reação álcali-agregado (RAA) é uma reação lenta que ocorre internamente a massa de concreto. Consiste em uma reação química que ocorre entre alguns minerais reativos dos agregados e os hidróxidos alcalinos (álcalis) que estão dissolvidos na solução dos poros do concreto. Como resultado da reação, e em presença de umidade, são formados produtos que se expandem, podendo provocar a fissuração, perda de resistência, aumento da deformação, perda de funcionalidade e interferência na durabilidade da estrutura. Muitas das estruturas de concreto das usinas da Chesf apresentam reação álcali-agregado. Esta reação pode provocar sérios danos e má operação dos equipamentos hidromecânicos, como, comportas dos vertedouros e turbinas hidráulicas. Foi concluída em 2007 uma pesquisa de mestrado em que foram analisados alguns parâmetros físicos, químicos e mecânicos dos concretos afetados pela reação álcali-agregado nas estruturas de concreto de algumas da usinas da Chesf. Nesta pesquisa foram encontrados elevados teores de álcalis no concreto, sugerindo que existe outra fonte de álcalis, que não o cimento, contribuindo para os elevados teores e, tudo indica que seriam os agregados. No meio técnico ainda existe muita controvérsia com relação aos métodos de ensaios utilizados para medir os teores de álcalis, bem como, se realmente poderia existir contribuição de álcalis por conta dos agregados. Verificar se existe a contribuição de álcalis dos agregados nos concretos das usinas hidrelétricas da Chesf afetadas pela RAA, bem como avaliar os métodos de ensaio disponíveis para medir o teor de álcalis de cimentos, agregados, argamassas e concretos. Propor método para medir teor de álcalis. Conhecer melhor o comportamento da reação álcali agregado, possibilitando a adoção de medidas corretivas mais eficientes; Redução no custo de manutenção das estruturas; Capacitação de recursos humanos; Absorção de tecnologia em ensaios de RAA.
17 Número P&D+I /035 Sistema Digital para Correção Numérica de Distorções em Correntes no Secundário de TCs. Segmentação Estratégica Controle - Supervisão e Proteção (CP) DPA Iony Patriota Ramal Proteção, Medição e Transformador de Corrente. As correntes de defeito típicas apresentam duas componentes: uma alternada, senoidal, e outra, contínua, com decremento exponencial, que impõem uma onda de fluxo assimétrica de elevado valor de pico aos núcleos magnéticos dos transformadores de corrente. Tal fluxo, superposto ao fluxo residual no núcleo, pode levar o TC a um alto grau de saturação. Isto faz com que a forma de onda da corrente secundária fornecida aos dispositivos de proteção apresente-se distorcida durante os primeiros ciclos, pois a corrente de excitação dos núcleos dos TCs passa a constituir uma fonte de erro, uma vez que o fenômeno de saturação causa um aumento abrupto da corrente, em face do valor da indutância de magnetização cair de maneira drástica. Logo, o TC não proporciona no enrolamento secundário uma imagem fiel e em escala reduzida da corrente no enrolamento primário. Assim, podem surgir os seguintes problemas: (a) os relés são sensibilizados indevidamente, principalmente relés diferenciais; (b) os relés não são sensibilizados quando necessário, devido à forte saturação e distorção que reduz o valor eficaz da corrente secundária; (c) os relés não são sensibilizados com rapidez suficiente, pelo motivo anteriormente citado; (d) os localizadores de defeito não fornecem indicação precisa. Com o advento da tecnologia digital, surgiram os modernos processadores digitais de sinais (DSPs), tornando viáveis técnicas que proporcionam a correção de correntes distorcidas no secundário de TCs sem entreferro. A utilização do processo de correção numérica de correntes distorcidas em tempo real representa alternativa vantajosa em relação ao emprego de TCs com entreferro, uma vez que estes últimos apenas atenuam o problema causado pelo fluxo remanescente no núcleo. A aplicação dos DSPs tem sido objeto de diversos trabalhos citados na literatura técnica, limitando-se os mesmos a desenvolvimentos de cunho acadêmico. O uso de DSPs pode ainda permitir que as informações de correção dos TCs possam ser enviadas como mensagens de valores amostrados (semple values - SV) permitindo assim que o produto obtido possa ser integrado em uma rede IEC Seguindo essa idéia, outras mensagens podem ser adicionadas ao TC, como por exemplo, controle ou ajuste dos parâmetros de correção, seguindo o formato proposto pela IEC Aperfeiçoar um modelo de transformador de corrente TC já desenvolvido, no qual são representados os efeitos de saturação, histerese, perdas; Elaborar rotinas em linguagem C++, com objetivo de descrever o comportamento do modelo do TC nos regimes permanente e transitório, incluindo aplicações em tempo real; Desenvolver um sistema de correção e sincronização de amostras em tempo real de correntes distorcidas no secundário de TC o qual permita a obtenção de formas de onda que representem a imagem fiel, em escala reduzida, das correntes do lado primário, sem as distorções; Criar um módulo de interface que permita integrar o produto desenvolvido a uma rede IEC-61850, que além das mensagens corrigidas, outras possam ser adicionadas ao TC, como por exemplo, controle ou ajuste dos parâmetros de correção, seguindo o formato proposto pela IEC A interface deverá implementar todas as funcionalidades de uma Merging-Unit segundo a IEC 61850, inclusive com sincronização de tempo dos sinais amostrados em diferentes fases. Construir um sistema de correção em tempo real de correntes distorcidas no secundário de TCs o qual permita a obtenção de formas de onda que representem a imagem fiel, em escala reduzida, das correntes do lado primário, e simultaneamente transformando-as em sinais amostrados e codificados segundo a norma IEC
18 Número P&D+I /036 Plataforma integrada para identificação e simulação de causa raiz em sistemas de telecomunicações. Segmentação Estratégica Telecomunicações (TL) CSTL Alexandre Jansen de Souza Catanho Ramal Integração, Causa Raiz, Simulação. Cada vez mais, os serviços de telecomunicação absorvem responsabilidades críticas para a empresa, estando presentes na infra-estrutura que suporta tanto as atividades administrativas, quanto às atividades industriais. Necessidades cruciais para a operação da empresa, cada vez mais presentes, como serviços de Teleproteção Digital e canais do SAGE, exigem do segmento de telecomunicação Compromissos com Níveis de Serviço bastante rígidos. É importante lembrar que tais níveis de serviço são definidos em procedimentos de rede e devem ser atendidos por todos os agentes do setor eletroenergético. Por outro lado, a heterogeneidade da infra-estrutura de telecomunicações e sua crescente complexidade oferecem às equipes de operação e manutenção um ambiente desafiador para a Identificação das Causas dos Defeitos, principal origem da depreciação dos indicadores de disponibilidade de serviço. Neste contexto, é necessário um ambiente que possua as seguintes propriedades: - Seja capaz de, a partir da topologia da rede, do estado dos serviços e dos eventos e alarmes, diagnosticar a causa raiz (ou causas raízes) de uma perturbação no sistema de telecomunicações; - Realizar essa atividade de forma on-line, com performance favorável às necessidades de recuperação do serviço; - Ser independente de plataforma de hardware, software e sistema operacional, podendo tratar dados de diversas fontes, concomitantemente; - Ser extensível, adequado à adaptação, quando de novas entradas de equipamentos e tecnologia, na Chesf; - Permitir a simulação de cenários de falhas sistêmicas, de modo a prover um ambiente de treinamento para as equipes de operação e manutenção do seguimento de telecomunicação da Chesf. Este ambiente pode ser desenvolvido utilizando uma estratégia baseada em Sistemas Especialistas Abdutivos. Diferentemente dos Sistemas Especialistas tradicionais disponíveis no mercado, baseados em raciocínio dedutivo, Sistemas Especialistas Abdutivos são desenvolvidos através do raciocínio abdutivo. O raciocínio dedutivo parte das causas para a conseqüência, mas, no momento de um defeito no sistema, as causas são desconhecidas (as causas são justamente o que se deseja descobrir). Apenas a conseqüência é conhecida, através dos alarmes e eventos fornecidos pelos equipamentos de gerência. Logo, desenvolver um sistema de diagnose dedutivo pode não ser a melhor opção. Já no raciocínio abdutivo, parte-se das conseqüências (sintomas da falha) até as suas prováveis causas (diagnóstico da falha). Este diagnóstico de falha é realizado pelos especialistas de telecomunicações, e pode ser automatizado por um sistema especialista abdutivo. Desenvolver uma tecnologia de raciocínio automatizado para apoiar as equipes de operação e manutenção de telecomunicações na identificação das causas de defeitos sistêmicos, tomando como base o raciocínio abdutivo. Diminuir os tempos de resposta das equipes de operação e manutenção para a identificação de falhas no sistema; Aumentar a disponibilidade dos serviços de telecomunicações, suportando tanto as atividades industriais quanto administrativas com índices maiores de qualidade; Otimizar o diagnóstico das falhas, através de um ambiente computacional extensível, adaptável às novas tecnologias entrantes na planta de telecomunicações da Chesf; Fornecer tanto raciocínio diagnóstico automatizado quanto ambiente de simulação realista, para treinamento e capacitação de recursos humanos.
19 Número P&D+I /044 Desenvolvimento de marcadores de microssatélite para espécies nativas da ictiofauna do rio São Francisco: estratégias para a genética da conservação. Segmentação Estratégica Meio Ambiente (MA) GRP Miguel Arcanjo dos Santos Neto Ramal Peixes, conservação, microssatélite, reprodução, genética. Antes da construção das usinas hidrelétricas e seus respectivos lagos, a existência da catarata de Paulo Afonso já constituía um obstáculo natural à ascensão dos peixes migradores durante o fenômeno da piracema. No cenário atual, com a construção das usinas e seu lagos, no trecho do rio compreendido entre o médio e o sub-médio São Francisco, quatro novos obstáculos dificultam a subida dos peixes, que são as barragens de Xingó, do Complexo Paulo Afonso, de Itaparica e de Sobradinho. Estas sucessivas barragens, que dificultam a migração das espécies, juntamente com a sobrepesca vêm despertando a necessidade de se investir em programas de propagação artificial que recuperem estes recursos (GODINHO et al., 1997). Uma das questões mais importantes em um programa de repovoamento de peixes diz respeito à capacidade de sobrevivência em longo prazo dos indivíduos re-introduzidos. Um programa desta natureza deve ter como base a preservação da variabilidade genética, aumentando assim o sucesso reprodutivo e adaptativo da espécie no ambiente natural sujeito à contínuas alterações. O estoque fundador de reprodutores de um programa de repovoamento deverá, portanto, representar a distribuição da variabilidade genética da espécie na região (TOLEDO-FILHO, et al., 1992). A maneira mais eficiente de garantir a manutenção desta variabilidade é através de técnicas moleculares que utilizam o DNA, como os marcadores de microssátelites. Tais técnicas possibilitam avaliar o perfil genético de cada indivíduo, suas semelhanças e dessemelhanças, norteando as estratégias de acasalamento e aumentando consideravelmente as chances de sucesso do repovoamento. Desenvolver marcadores de microssátelite para cinco espécies nativas do rio São Francisco; Avaliar a estrutura genética do plantel de reprodutores da Estação de Piscicultura de Paulo Afonso EPPA, para estes marcadores. A ação de soltura de peixes, também conhecida como repovoamento, objetiva minimizar o impacto do barramento nas espécies de piracema, com a reprodução em cativeiro destes peixes. Através destes marcadores moleculares, será possível garantir a variabilidade genética que torna as espécies capazes de resistir as alterações ambientais, bem como avaliar a eficácia destas ações.
20 Número P&D+I /045 Avaliação dos cimentos da região na capacidade de mitigação do desenvolvimento da Reação álcali agregado (RAA). Segmentação Estratégica Produção de Energia (PE) DECG Aluizio Caldas e Silva Ramal RAA, Cimentos, pozolanas, escoria alto forno, teores de adição. A reação álcali-agregado (RAA) é uma reação química que ocorre em alguns concretos, quando estes são constituídos de agregados reativos, quando em presença de álcalis, e a depender da situação de exposição da estrutura à umidade. O tipo de cimento empregado no concreto pode evitar ou reduzir a intensidade da reação, a depender dos tipos e teores de adição. Pesquisas experimentais ja estudam os teores de adição de materiais pozolanicos e escórias de alto forno empregadas como adição e sua eficácia na prevenção da reação empregando agregados sabidamente reativos existentes na região. A norma NBR prescreve a utilização de cimentos do tipo CPIII e CP IV para a fabricação de concretos com agregados reativos. Desenvolver critérios para identificar o potencial inibidor de adições minerais de cimentos em agregados reativos da região nordeste. A identificação do potencial inibidor se daria através da caracterização química e física das adições dos cimentos disponíveis na região, do tipo CP III e CP IV e a variabilidade de seus teores. Bem com, através da avaliação da influencia do teor de agregado reativo no concreto, no desenvolvimento da reação (taxa e intensidade). Prevenir o aparecimento de RAA nas estruturas; Aumentar vida útil das estruturas; Desenvolver metodologia para seleção de materiais, agregados e cimentos, que permita executar estruturas de acordo com a NBR