Um sistema para monitoramento de transformadores

A SMART começou sua trajetória na área de Internet das Coisas (IoT) em 2018, quando estabeleceu um plano estratégico que envolvia a diversificação de seus negócios no Brasil, além de novos investimentos em suas operações já existentes no país.

Diante da demanda crescente no mercado mundial, aliada às ações governamentais no Brasil com a estruturação do Plano Nacional de IoT em 2019, a equipe de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) da SMART iniciou os estudos sobre novas aplicações e estruturou, em conjunto com o Instituto Eldorado e a empresa Hytron, um projeto para desenvolver uma aplicação voltada para o setor elétrico, baseada em IoT e com possibilidade de aplicação em larga escala no modelo de sistema de monitoramento.

Como dispositivo do setor de energia a ser monitorado foi escolhido o transformador de distribuição de energia elétrica, que tem uma aplicação em larga escala no Brasil e é o elemento de conexão com o consumidor na rede de distribuição de energia.

Como todo equipamento elétrico, os transformadores de distribuição da rede de energia elétrica têm um tempo de vida útil e esse tempo pode ser diminuído por muitos fatores, como, por exemplo, o carregamento acima de sua capacidade nominal, existência de cargas desbalanceadas, equipamentos mal projetados, sobretensões internas e externas, sistemas de proteção inadequados e procedimentos de manutenção preventiva insuficientes ou incorretos.

Atualmente, as concessionárias de energia não dispõem de um sistema de monitoramento efetivo e eficaz para verificar se um transformador de distribuição se encontra em operação nas condições normais, se o seu risco de falha é iminente ou se já apresenta alguma falha. De maneira geral, não existe no mercado uma solução completa que inclua hardware, software e uma central de operações que possa monitorar com segurança e assertividade a rede secundária (baixa tensão).

Em função dessa necessidade, a SMART percebeu a oportunidade de ter um produto inovador para fornecer ao mercado de distribuição de energia e para tal desenvolveu, em parceria com a Hytron e o Instituto Eldorado, uma fase preliminar (desenvolvimento experimental e prova de conceito) de um sistema aplicado a esse monitoramento composto pelo sistema SLMTD (SMART Logger Monitor Transformer Distribution) e o dispositivo SMART Logger Monitor (SLM) e depois finalizou esse projeto com o sistema Dr. Grid, que inclui o dispositivo monitor (SLM) e aplicativos embarcados e em nuvem.

Como características do Dr. Grid :

• Monitoramento, por meio de sensores, das condições físicas e operacionais dos transformadores;
• Disponibilização, às concessionárias, dos dados relativos à operação do transformador, para detecção, da forma mais precisa possível, de eventuais falhas ocorridas na operação do transformador, através de conexão wireless, em tempo real;

O dispositivo e o sistema associado têm como requisitos principais:

• Ser um dispositivo robusto e confiável, apto a operar em condições ambientais extremas;
• Ter interface de comunicação sem fio (wireless) para transferência de dados disponível em tempo real, a serem armazenados em “nuvem” e assim disponibilizados para a concessionária;
• Capacidade de medição de corrente e tensão na baixa tensão e da análise de forma de onda até a 13ª harmônica;
• Capacidade de monitoramento da temperatura da carcaça do transformador e da vibração do transformador;
• Capacidade de Medição de campo magnético ou elétrico.

Pretende-se, com a implantação do Dr. Grid promover ganhos financeiros para a concessionária por meio da redução dos custos de operação e da diminuição das durações de queda de energia e consequente melhoria dos índices de DEC (Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora) e FEC (Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora) – Indicadores Coletivo de Continuidade estabelecidos pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica). Além disso, permitirá a redução das perdas decorrentes de furto (ligação clandestina, desvio direto da rede) ou fraude de energia (adulterações no medidor) e oferecerá benefícios associados à melhor qualidade da energia entregue aos consumidores e menor mobilização das equipes de manutenção.

O monitoramento e análise dos transformadores, de acordo com o sistema Dr. Grid, trarão vantagens significativas na operação e na manutenção dos transformadores, reduzindo o tempo de indisponibilidade da rede de energia elétrica, dentre outras vantagens operacionais, tendo como consequência certa a diminuição dos custos e aumento dos ganhos comerciais às concessionárias.

A aplicação do Dr. Grid para concessionárias de energia também será importante para a ANEEL (Agência Nacional de Regulação), pois ela será uma importante beneficiária da utilização desse sistema, já que a agência tem a incumbência de fiscalizar parâmetros para a manutenção dos níveis de qualidade, com melhoria contínua obrigatória, exigindo dados e penalizando financeiramente as empresas que não atendem aos requisitos pré-estabelecidos.

Atualmente estamos em negociações com algumas concessionárias de energia para instalação de pilotos desse dispositivo e sistema associado. Essa instalação de pilotos, associada aos estudos técnicos e acadêmicos, vai permitir avaliar em uma escala maior a aplicabilidade da solução e possíveis contribuições para um melhor desempenho da rede de distribuição.