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Pesquisador do IFMA propõe método inovador para melhorar a qualidade da energia elétrica

Projeto foi apresentado em conferência internacional com as maiores autoridades mundiais na área  
  • Cláudio Moraes
  • publicado 18/06/2021 18h19
  • última modificação 19/06/2021 08h59

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Como melhorar a qualidade da energia elétrica fornecida pelas distribuidoras aos consumidores finais ?

 

De acordo com o pesquisador Rodrigo Jose Albuquerque Frazão, do Instituto Federal do Maranhão (IFMA) Campus Monte Castelo, uma das formas seria amenizando os principais problemas encontrados nos métodos clássicos de avaliação da queda de tensão em alimentadores de distribuição.  “Mediante o emprego de micro-PMUs, podemos melhorar o processo de regulagem de tensão”, afirma Rodrigo Frazão que é doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Grenoble Alpes da França.

 

PMUs é a forma como são conhecidas, no âmbito acadêmico e industrial, as Unidades de Medição Fasorial Sincronizada (Phasor Measurement Units). “Esses equipamentos revolucionários representam o que há de mais moderno no que tange ao monitoramento, controle e proteção dos Sistemas Elétricos de Potência”, afirma Frazão. “Essa revolução surge a partir do momento em que se torna possível realizar medições efetivamente em tempo real, independentemente da parte do mundo em que as PMUs estejam localizadas”, complementa.

 

De acordo com o pesquisador, o sinal de sincronização PPS (Pulse Per Second) é enviado às PMUs pelo sistema GPS (Global Positioning System), chegando em qualquer parte do globo terrestre com um atraso inferior a 1 microsegundo.  Com o método proposto todos ganham. “O consumidor terá uma melhor qualidade da energia, no que tange ao nível de tensão, e a distribuidora irá reduzir os riscos de pagar altas multas por fornecer energia fora dos padrões de tensão estabelecidos pelos órgãos legisladores”, explica o professor do IFMA.

 

Conferência internacional

O pesquisador Rodrigo Frazão foi convidado a apresentar o trabalho em nome da Universidade Grenoble Alpes-França, onde cursou o doutorado, mas preferiu representar o IFMA.

O resultado de suas pesquisas foi apresentado, em fevereiro deste ano, na IEEE Innovative Smart Grid Technologies (ISGT) – North America, uma das mais renomadas conferências internacionais sobre Sistemas de Energia Elétrica, organizada pelo IEEE Power & Energy Society, que conta com mais de 135 anos de existência. O evento tem por objetivo escolher um seleto grupo de pesquisas, em âmbito mundial, que possuem alto impacto no contexto das redes elétricas inteligentes. “O meu trabalho foi avaliado por um grupo especializado de pesquisadores internacionais, sendo agraciado com diversos comentários e considerações positivas devido a sua aplicabilidade prática”, apontou Frazão.

 

O evento seria realizado, de modo presencial, na cidade de Washington (USA), mas, em virtude da situação de emergência sanitária mundial, ocorreu de modo virtual. “Graças às características da pesquisa, me foi dada a oportunidade de debater com grandes pesquisadores que trabalham com redes elétricas inteligentes, tal como uma das maiores referências no assunto, o professor dr. Mohammad Shahidehpour do Illinois Institute of Technology-USA”, ressaltou Rodrigo Frazão. Mohammad Shahidehpour é autor de mais de 300 artigos técnicos e cinco livros sobre planejamento, operação e controle de sistemas de energia elétrica.

 

Confira o evento no link: https://attend.ieee.org/isgt-na-2021/

 

Pesquisa inédita

A pesquisa apresentada na conferência internacional é uma extensão de um dos temas abordados por Rodrigo Frazão em seu doutorado, em 2015, na Universidade Grenoble-Alpes na França (https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01224221/ ).

 

De acordo com Frazão, as PMUs foram desenvolvidas para os sistemas elétricos de potência, porém pesquisadores ao redor do mundo estão buscando os benefícios de seu uso para os sistemas de distribuição de energia elétrica. Ainda segundo ele, esses sistemas possuem características e particularidades operacionais que diferem dos sistemas elétricos de potência. “Para que medições fasoriais pudessem ser aplicadas aos sistemas de distribuição, seria necessário elevar a precisão das medições a outro patamar”, afirma. “Felizmente, isso foi alcançado com o desenvolvimento das micro-PMUs, cuja precisão para a medição dos ângulos de fase é da ordem de 0,002° e para a magnitude 2 PPM (partes por milhão)”, prossegue. “Saliento que o termo micro não está associado ao tamanho do equipamento, mas sim ao seu grau de precisão”, ressaltou.

 

Ainda segundo o pesquisador do IFMA, apesar de haver estudos anteriores na literatura especializada sobre tema, o seu trabalho “demonstra, pela primeira vez, de forma prática, como as micro-PMUs podem avaliar de modo preciso a queda de tensão nos alimentadores de distribuição, contribuindo para a melhoria da regulagem de tensão”.  Ele avalia que os resultados obtidos foram satisfatórios, “pois demonstram a qualidade superior do método proposto se comparado aos métodos clássicos”.

 

Frazão ressalta que serão necessários investimentos e parcerias com distribuidoras brasileiras ou internacionais para garantir a viabilidade de implantação em larga escala do método proposto.

 

Os métodos atuais

Com a utilização dos micro-PMUs, que fornecem medições fasoriais de elevada precisão, os problemas associados aos métodos tradicionais são mitigados. Atualmente, as distribuidoras de energia elétrica ao redor do mundo comumente empregam dois métodos clássicos para avaliar a queda de tensão em seus alimentadores:

 

  1. Cálculo da queda de tensão aproximada (diferença entre as magnitudes de tensão do barramento inicial e final do alimentador)
  2. Tabelas de queda de tensão (baseadas no Método de Carson)

 

O método 1 apresenta resultados satisfatórios sob certas condições, por exemplo, quando os segmentos do alimentador operam com um carregamento moderado de corrente associado a um fator de potência atrasado. Todavia, com a inclusão cada vez maior de Geração Distribuída (energias renováveis), é possível ocorrer um estado de operação com elevado carregamento de corrente associado a um fator de potência adiantado. Dependendo da intensidade da corrente elétrica e do fator de potência adiantado, a simples diferença entre as magnitudes de tensão nos barramentos inicial e final do alimentador tende a não refletir a real queda de tensão do alimentador, reduzindo significativamente a precisão da regulagem de tensão.

 

Pelo método 2, para obtenção de resultados satisfatórios acerca da queda de tensão, é preciso o conhecimento prévio dos dados dos segmentos do alimentador como (por exemplo) impedância e fator de potência, além da intensidade de corrente. A obtenção desses dados, porém, é algo praticamente inatingível no campo prático.

 

Perfil do pesquisador

Rodrigo Albuquerque possui graduação sanduíche em Engenharia Elétrica (2009) entre a Universidade Federal do Maranhão (UFMA) e a École Nationale Supérieure en Systèmes Avancés et Réseaux (ESISAR) – França. Na mesma área, possui mestrado pela UFMA (2012) e doutorado pela Universidade Grenoble Alpes – França (2015). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Geração, Transmissão e Distribuição da Energia Elétrica, atuando principalmente nos seguintes temas: redes elétricas inteligentes (Smart Grids) e monitoramento avançado do sistema elétrico usando Unidades de Medição Fasorial Sincronizada (PMUs).

Autor do livro “Estimação de Estado em Sistemas de Energia Elétrica: Uma Abordagem Generalizada usando Métodos Alternativos”, lançado em 2014, na Europa, pela editora Novas Edições Acadêmicas, atualmente é professor do Instituto Federal do Maranhão (IFMA), Campus São Luís Monte Castelo.

 

O pesquisador já atuou no projeto industrial SOGRID que propunha novos paradigmas de controle, automação e proteção para sistemas de distribuição de energia elétrica, com um consórcio de 10 empresas parceiras (2014/2015), no projeto Smart Battery Energy Storage System de desenvolvimento de um sistema inovador de armazenamento de energia usando baterias (2016/2019) e em projeto de aproveitamento da energia geotérmica na climatização natural de edificações residenciais visando a redução do elevado consumo de aparelhos de ar-condicionado (desde 2020). Para o futuro, ele vislumbra pesquisas envolvendo medições fasoriais, processamento digital de sinal e veículos elétricos. ‘É uma forma a fornecer aos alunos de Engenharia Elétrica do IFMA temas trabalhados em âmbito mundial”,  concluiu.

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