O Sistema Elétrico
Brasileiro (continuação)
Como conseqüência deste crescimento,
os sistemas de energia podem ser operados próximos a seus
limites, demandando assim um planejamento de geração
e transmissão mais cuidadoso para que sejam evitados maiores
problemas. Grandes racionamentos já marcaram a história,
inclusive recente, do Brasil, com reflexos desastrosos na vida urbana
e na produção industrial. Na década de 50,
entre as medidas inicialmente tomadas para permitir o desenvolvimento
dos sistemas de geração estava a realização
do inventário dos recursos elétricos. Em meados da
década de 60, técnicos estrangeiros foram contratados
para realizarem estudos, o que representou o marco da introdução
do planejamento de sistemas de energia elétrica no Brasil.
Desde então, a crescente complexidade dos sistemas de transmissão
e geração de energia elétrica tem sido acompanhada
por um notável desenvolvimento tecnológico. Procura-se,
até hoje, aliar experiências e avanços tecnológicos
internacionais com a real necessidade de solução dos
problemas brasileiros. Mais particularmente, na área de planejamento
da expansão e operação de sistemas geradores
e de transmissão, as características físicas
e sócio-econômicas do país impõem a formulação
de soluções específicas para a nossa realidade
e não disponíveis em outros países.
A energia elétrica deve chegar aos consumidores
dentro de determinados padrões de continuidade e qualidade
de suprimento, obtidas às custas de um certo investimento
no sistema. Se, por um lado, investimentos insuficientes implicarão
na perda de qualidade do produto, por outro lado, o excesso de investimentos
resultará em um produto final com custo muito elevado, o
que irá desestimular o consumo. Assim, planejar e operar
adequadamente um sistema de energia elétrica significa chegar
a uma solução de compromisso entre a minimização
dos custos de investimentos e operação e o atendimento
de padrões pré-estabelecidos de qualidade do produto
final. O conceito de qualidade do produto energia elétrica
está usualmente associado à continuidade do suprimento
e ao atendimento de padrões de regulação de
freqüência e tensão.
Soma-se a essas exigências o fato de que
o ambiente no qual os engenheiros e técnicos que gerenciam
os sistemas elétricos precisam operar atualmente está
mudando com muita rapidez. O sistema energético brasileiro
cresce em um ritmo acelerado, e a tendência é em direção
a uma maior complexidade, tornando a tomada de decisões mais
complicada do que no passado. O custo de se cometer erros nessa
área pode ser muito grande, devido à reação
em cadeia que eles podem provocar. Com a mesma visão, os
benefícios (economia, qualidade de serviço, agilidade,
etc.) podem ser extremamente grandes se as decisões corretas
forem tomadas com rapidez e eficiência.
Como um resultado dessas tendências e mudanças,
é muito difícil de se confiar em uma estratégia
de gerenciamento baseada em tentativa e erro, especialmente em decisões
relacionadas ao planejamento de despacho em um sistema elétrico.
Os engenheiros e operadores responsáveis pelo pré-despacho
freqüentemente precisam tomar decisões, e possuem pouquíssimo
tempo para tal. Apesar do enorme auxílio e confiabilidade
que sistemas de suporte podem fornecer, as decisões finais
dependem sempre da análise e intervenção humana.
Atualmente, estas tomadas de decisões são feitas baseadas
em intuição e experiência, pois é muito
difícil para estes profissionais correlacionar a quantidade
de dados existente e suas diferentes características, como
por exemplo, as localizações geográficas. Tradicionalmente,
estes dados são apresentados na forma de listas tabulares.
Conjuntos de dados na forma tabular
Apesar das atuais abordagens de tomada de decisões
atenderem suficientemente as necessidades de uma instalação,
o volume de dados apresenta uma dimensão que dificilmente
pode ser representada de forma legível e intuitiva apenas
com o uso de diagramas unifilares comuns ou de tabelas convencionais.
No caso do pré-despacho, uma outra exigência se faz
primordial: a contextualização geográfica das
informações envolvidas. O usuário necessita
visualizar os dados de forma geo-referenciada para que possa decidir,
de forma mais rápida e eficiente, onde e quais serão
as ações tomadas. Este fator importante, no entanto,
ainda não é explorado, de forma integrada, pelas ferramentas
atuais de suporte à tomada de decisões para o pré-despacho.
Vários problemas relacionados com os sistemas
de energia elétrica devem ser enfrentados pelos profissionais
da área, que vão desde a programação
da operação diária da rede (pré-despacho)
até os estudos de planejamento da sua expansão, como
por exemplo:
- operação em tempo real -- garantir
que a geração atenda à demanda;
- análise de segurança em tempo
real -- avaliar efeitos de eventuais alterações
na rede; determinar estratégias de controle preventivo/corretivo;
- operação econômica (despacho
econômico) -- determinação das potências
entregues por cada gerador de forma a minimizar custo total de
geração;
- proteção de sistemas;
- planejamento da expansão do sistema de
transmissão;
- planejamento da expansão do sistema de
geração.
O tamanho, a complexidade e os níveis de
potência envolvidos nos dados sobre geração,
transmissão e distribuição de energia elétrica
aumentaram muito, e seguem em um ritmo crescente. Em um sistema
do porte do sistema brasileiro,
exige-se muita habilidade, experiência e até esforços
extra-mentais por parte dos operadores para correlacionar os dados
das simulações, das capacidades programadas de geração
e transmissão de energia, da demanda estimada e, principalmente,
das localizações espaciais dos pontos problemáticos.
Soma-se a tudo isso severas restrições de tempo, uma
vez que as programações são feitas para cada
hora, ou até mesmo para cada meia hora, podendo ser alteradas
ao longo do dia. É difícil para o operador e para
o engenheiro planejador possuirem a sensibilidade para poder prever
o resultado de manobras ou defeitos, dadas as dimensões do
sistema elétrico.
Toda essa dificuldade pode resultar em atrasos
na execução das ações ou até
em erros nas tomadas de decisões -- decisões estas
que podem implicar em alto custo financeiro, social e ambiental.
Conclui-se, portanto, que é necessário um adequado
planejamento da operação de um sistema elétrico
para retirar o máximo de benefícios dos recursos que
o compõem. A solução tem sido utilizar o computador
como ferramenta para diversas tarefas:
- obter modelos precisos e confiáveis dos
componentes da rede -- modelagem;
- colocá-los juntos, formando um grande
circuito elétrico -- modelagem;
- desenvolver métodos apropriados de resolução
de circuitos -- solução;
- simular cenários de operação/programação
-- simulação;
- visualizar e analisar os resultados -- visualização
e análise.
Tendo em vista a grande importância das ferramentas
computacionais para a eficiência e credibilidade das atividades
de despacho, é visível a necessidade de se concentrar
esforços para a melhoria da visualização e
análise dos resultados fornecidos por estes programas, atacando
os principais problemas e procurando melhores alternativas. Para
isso, é preciso uma representação mais legível
e compatível com os dados envolvidos no pré-despacho,
que além das exigências advindas do volume de dados
de um sistema elétrico, ainda requerem sua contextualização
geográfica. Uma solução é utilizar o
computador como ferramenta para visualizar e interagir com os dados
gerados por simulações de diferentes cenários
de pré-despacho, auxiliando na análise dos resultados
e no planejamento da operação.
A solução dos problemas da área
de sistemas de energia elétrica requereu e ainda requer muita
pesquisa para a obtenção de métodos eficientes
de abordagem dos mesmos. Este é um ramo muito ativo do ponto
de vista de pesquisa e um grande desenvolvimento tem ocorrido nos
últimos anos. O conjunto dos modelos computacionais utilizados
no despacho operacional do sistema vem sendo desenvolvido desde
meados da década de 80, inicialmente com custeio direto das
empresas e, depois da reforma do setor de energia, através
de um contrato com o ONS. Muitos destes programas ainda não
está completamente implementada ou ainda não teve
sua validação concluída.
Algumas dificuldades destas ferramentas já
foram observadas, tais como problemas de
interface e de grande sensibilidade dos resultados
dos programas aos dados de entrada, como coloca o próprio
órgão regulamentador do setor energético brasileiro.
Além disso, o enorme volume de dados envolvido torna-se de
difícil avaliação e interpretação
com o uso das ferramentas convencionais que não contemplam
as localizações geográficas, se limitando à
simples exibição de tabelas numéricas convencionais,
que devem ser utilizadas em conjunto com simples diagramas unifilares.
Isso prejudica a percepção, por parte dos operadores,
tanto das alterações em importantes variáveis
do sistema.
Em noso trabalho, acreditamos que, ao invés
da representação numérica, uma outra proposta
de representação, mais legível e apropriada
ao contexto do pré-despacho, não só reduziria
os esforços mentais decorrentes de sua interpretação,
mas também poderia promover novos insights aos problemas
e melhorar a qualidade das decisões.
(continua...) |
