Em um cenário de transição energética e aumento da ocorrência de eventos climáticos extremos, torna-se essencial o desenvolvimento de soluções capazes de tornar as microrredes mais resilientes, eficientes e seguras.

O projeto propõe a integração de:

• Inteligência Artificial

• Tecnologias avançadas de monitoramento

• Processamento de dados em tempo real

• Estimação de estados aplicada à operação

O objetivo central é garantir continuidade do fornecimento de energia, minimizar os impactos da variabilidade das fontes renováveis e aprimorar a resposta do sistema frente a perturbações.

Contexto Operacional das Microrredes

Quando conectadas ao sistema elétrico interligado, as microrredes podem:

• Contribuir para a regulação de tensão

• Auxiliar na estabilidade de frequência

• Prestar serviços ancilares ao sistema principal

Quando operando de forma isolada (modo ilhado), tornam-se alternativa estratégica para:

• Descarbonização de áreas remotas

• Integração de fontes renováveis (solar e eólica)

• Uso de sistemas de armazenamento de energia

Entretanto, a natureza variável das fontes renováveis impõe desafios significativos à operação estável dessas estruturas.

Proposta Técnica

O projeto contempla o estudo e desenvolvimento de um sistema integrado de gerenciamento inteligente, incluindo:

• Uso de Inteligência Artificial para despacho e operação

• Estratégias de corte de carga inteligente

• Coordenação com proteções anti-ilhamento

• Infraestrutura avançada de monitoramento

• Estimação de estados e processamento em tempo real

O gerenciamento eficiente permite:

• Redução de instabilidades operacionais

• Minimização dos custos de operação

• Aumento da resiliência do sistema

Otimização do Corte de Carga

Um dos focos do projeto é o uso de Inteligência Artificial para otimização do corte de carga, visando:

• Evitar desconexões sobredimensionadas

• Melhorar a estabilidade de frequência

• Aprimorar a resposta dinâmica do sistema frente a perturbações

Essa abordagem contribui diretamente para maior robustez operacional das microrredes e do sistema interligado.

Infraestrutura de Monitoramento e Confiabilidade

A operação inteligente de microrredes exige uma infraestrutura robusta de monitoramento. Contudo, essas estruturas estão sujeitas a:

• Erros de medição

• Problemas de comunicação

• Falhas de equipamentos

Para mitigar esses efeitos, o projeto emprega estimadores de estado, permitindo:

• Verificação da qualidade dos dados

• Correção de inconsistências

• Aumento da confiabilidade operacional

• Maior resiliência frente a eventos climáticos adversos

Cooperação Internacional

O projeto é desenvolvido por meio da cooperação entre:

• Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)

• Simon Fraser University (SFU)

A parceria integra competências complementares e infraestrutura avançada de ambas as instituições, promovendo o desenvolvimento de metodologias inovadoras para otimização da operação de microrredes.

Impacto Esperado

Ao integrar Inteligência Artificial e tecnologias avançadas de monitoramento, o projeto busca:

• Melhorar a eficiência operacional

• Aumentar a resiliência energética

• Contribuir para a transição energética sustentável

• Promover a descarbonização e a eficiência energética

As redes de distribuição de energia elétrica atravessam um período de rápida transformação, marcado pela inserção acelerada de geração distribuída e pela perspectiva de conexão massiva de veículos elétricos.

Esse cenário impõe desafios relevantes à operação e ao planejamento dos sistemas de distribuição, especialmente no que se refere a:

• Impactos nas perdas de energia

• Manutenção da qualidade de energia

• Aumento da complexidade operacional

Contexto e Justificativa

As perdas de energia elétrica exercem impacto direto nos custos operacionais das concessionárias e nas tarifas pagas pelos consumidores. Relatos de distribuidoras com perdas totais de até 44% evidenciam a urgência no desenvolvimento de soluções técnicas eficazes.

Diante desse contexto, o projeto tem como objetivo:

Desenvolver um método avançado para identificar e localizar perdas técnicas e não técnicas em redes secundárias de distribuição de energia elétrica.

Abordagem Metodológica

Com a expansão do uso de medidores inteligentes, os sistemas de distribuição passam a dispor de maior nível de observabilidade, viabilizando a aplicação de estimadores de estado.

A proposta contempla o desenvolvimento de um método inteligente de detecção de perdas, com as seguintes características:

• Baseado em estimadores de estado

• Dinâmico, considerando as variações temporais das grandezas elétricas

• Capaz de identificar furtos de energia

• Sensível à detecção de parâmetros incorretos na rede

Validação Experimental

A validação final será realizada por meio de um sistema de medição instalado em rede secundária nas dependências da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).

Ao término do projeto, espera-se:

• Desenvolver uma metodologia robusta para estimação e localização de perdas técnicas e não técnicas

• Estabelecer requisitos técnicos para sistemas de medição em redes de distribuição

• Contribuir para a modernização da gestão de redes de baixa tensão

Equipe do Projeto

Proponente

Gustavo Marchesan (Doutor)
Universidade Federal de Santa Maria

Pesquisadores

• Ghendy Cardoso Junior (Doutor)

• Olinto César Bassi de Araújo (Doutor)

• Maurício Sperandio (Doutor)

• Leyla Kraulich (Profa. UFRGS)

• Caison Rodrigues Ramos (Doutorando)

• Leonardo Ramires Vargas (Mestrando)

• Kelvin Henri Kobs

O LAPES/UFSM desenvolveu, no âmbito do Programa de P&D da ANEEL (PD-05707-2004/2020), o Sistema Trifásico a Dois Fios (T2F) — uma metodologia inovadora voltada à conversão e repotencialização de redes rurais monofásicas do tipo MRT (Monofilar com Retorno por Terra).

Motivação Técnica

Grande parte das áreas rurais brasileiras é atendida por redes monofásicas originalmente dimensionadas para cargas de baixa potência.

Com a expansão do agronegócio e da mecanização rural, a demanda por potência trifásica cresceu de forma significativa, tornando essas redes insuficientes para o novo perfil de consumo.

A substituição por redes trifásicas convencionais implica elevado custo estrutural, envolvendo:

• Novos condutores

• Substituição de cruzetas

• Ferragens adicionais

• Implantação de novos circuitos

O T2F foi concebido para aumentar a potência disponível, priorizando o máximo reaproveitamento da infraestrutura existente, com racionalização de investimentos.

Conceito de Operação

O Sistema T2F baseia-se nos seguintes elementos técnicos:

• Dois condutores aéreos

• Transformador isolador para alteração da referência do sistema

• Solo como meio condutor de uma das fases

• Projeto estruturado de aterramento

• Elementos de compensação para controle de desequilíbrio e queda de tensão

O sistema possibilita fornecimento trifásico com apenas dois condutores, mantendo os critérios de:

• Segurança elétrica

• Qualidade de energia

• Atendimento aos limites normativos

Desenvolvimento e Validação

O projeto contemplou:

• Modelagem matemática do sistema

• Desenvolvimento de algoritmo para dimensionamento das impedâncias de compensação

• Análise de qualidade de energia (desequilíbrio e queda de tensão)

• Metodologia para cálculo de correntes de curto-circuito

• Avaliação de risco de ferro-ressonância

• Projeto detalhado de aterramento

• Estudo comparativo de viabilidade econômica (T2F versus trifásico convencional)

Foram construídas e energizadas redes experimentais em baixa tensão e média tensão (13,8 kV), com validação em campo dos modelos simulados.

Resultados

Os resultados demonstraram:

• Viabilidade técnica do fornecimento trifásico com dois condutores

• Possibilidade de triplicar a potência disponível em redes originalmente monofásicas

• Redução relevante de custos estruturais, dependendo da extensão da rede

• Aplicabilidade direta na conversão de redes MRT existentes

Conclusão

O Sistema Trifásico a Dois Fios (T2F) configura-se como uma alternativa técnica robusta para ampliação da oferta de potência trifásica em áreas rurais, com foco em:

• Racionalização de investimentos

• Reaproveitamento de ativos instalados

• Modernização da infraestrutura elétrica rural