html{display:none} Inovação, Persistência e um Novo Começo | Schweitzer Engineering Laboratories

A História da Energia na Geórgia

Inovação, Persistência e um Novo Começo

Era 2h30 da manhã quando a primeira chamada chegou ao Centro Nacional de Controle. Todos pararam o que estavam fazendo enquanto o encarregado transmitia a mensagem.

“O operador chegou à subestação Ksani. Iniciar os preparativos finais.”

Todos rapidamente voltaram ao trabalho.

Era 16 de junho de 2011, na Geórgia. Um pequeno grupo de engenheiros se reuniram no Centro Nacional de Controle - a sala que supervisiona todo sistema elétrico do país. E eles tinham um plano. Em 30 minutos, eles iriam criar intencionalmente condições de apagão ao simularem faltas, abrir um disjuntor e desarmar uma das linhas de transmissão de 500 kV mais importantes do sistema elétrico georgiano.

A maioria das pessoas, independente do setor, entende o que é um apagão e entende a seriedade que uma situação como essa exige. A Georgian State Electrosystem (GSE), a concessionária de energia do país, entende isso melhor do que ninguém. O país passou o equivalente a duas décadas de apagões contínuos. No entanto, eles acabavam de instalar um novo sistema de controle emergencial e eles queriam ver ele em funcionamento em uma emergência real.

Esse novo sistema veio da Scheweitzer Engineering Laboratories (SEL).

Diego Rodas, um engenheiro da SEL, comandou a sala de controle. Ele e sua equipe passaram os últimos meses projetando rapidamente o sistema de controle de emergência, escrevendo a lógica de relé e simulando testes de campo, tudo para se ajustarem aos requisitos especiais da GSE. Ele sabia que o sistema e a lógica eram robustos. Mas um teste real em uma linha de transmissão de alta potência sempre cria uma expectativa.

A linha de transmissão em questão é chamada de Kartli II. É uma linha de 500 kV que alimenta diretamente a capital do país, Tbilisi, onde mais de 1,5 milhões de pessoas vivem e trabalham. Também é parte importante do “The Backbone” (Espinha Dorsal) do sistema elétrico georgiano. Se qualquer linha de transmissão no The Backbone desligar, todo o sistema desliga.

A Georgian State Electrosystem (GSE) (Sistema Elétrico do Estado da Geórgia) é uma operadora do sistema de transmissão de energia. A empresa é dona e opera 3.350 km de linhas de transmissão e 90 subestações. Sua missão é a de desenvolver, manter e operar um sistema de transmissão seguro, confiável, economicamente viável e acessível para todos os clientes.

Um cenário típico que mostra o que acontece quando o The Backbone para devido à alta demanda.

“Gostamos de selecionar a linha mais crítica e a situação mais crítica na rede para um teste real”, disse Aleko Didbaridze, um engenheiro da GSE.

Se tudo correr bem, o sistema de controle emergencial da SEL detectará a falta intencional, decidirá aonde e quanta carga enviar, isolar o disjuntor correto, enviar um sinal de disparo para aquele disjuntor e prevenir um apagão por todo o país. Tudo em menos de 100 ms.

Mas as coisas não sairiam conforme planejado, se a lógica estivesse errada...

“As repercussões seriam bem grandes”, disse Dave Dolezilek, diretor técnico internacional da SEL. “A tensão definitivamente estava lá.”

Dentro do Centro Nacional de Controle, telas imensas dominavam a sala, exibindo todo o sistema elétrico do país - cada linha de transmissão, cada subestação, cada gerador, cada fluxo de energia e nível de tensão. Não importava o que acontecesse, todos veriam.

Para a GSE, o resultado desse teste seria muito significativo. Era mais do que se o novo sistema tinha feito seu trabalho ou não. Ela também estava carregando o peso de anos e anos de energia não confiável e instável na Geórgia. Anos de apagões contínuos. Anos de prejuízos financeiros.

Agora era perto das 3:00h. Rodas checou a lógica do relé uma última vez e sinalizou sua aprovação. Os operadores diminuíram os limites de potência. Todos os olhos focados nas telas de controle e tudo estava momentaneamente quieto.

O gerente sênior disse ao telefone.

“Corte a energia”.

Os operadores da GSE no Centro Nacional de Controle na Geórgia se preparam para forçar intencionalmente condições reais de apagão em seu sistema elétrico.

A linha brilhante indicando a linha de transmissão de 500 kV Kartli II desapareceu.

Instantaneamente, as telas de controle se acendem em atividade. O sistema de controle emergencial estava enviando carga para subestações em toda a Geórgia - e as luzes ainda estavam acessas. Eles tinham energia. Toda a Geórgia tinha eletricidade.

“Com o sistema da SEL, acabamos de ter nosso último apagão”, disse Ucha Uchaneishvili, o gerente sênior. Todos no centro de controle celebraram uma noite bem sucedida e a uma nova energia confiável para a Geórgia.

Mas ainda resta uma questão: Como surgiu esse encontro entre a GSE em seu Centro Nacional de Controle no meio da noite com alguns engenheiros da SEL para “puxarem a tomada” de sua linha de transmissão mais crítica?

Essa história começa com a independência da Geórgia.

Um País Independente

Em uma pequena região no sul da Europa oriental, na fronteira com a Ásia, fica um país chamado Geórgia. Colinas verdes, paisagens moldadas pelo vento e uma crescente população são cercadas pela imponente Cordilheira do Cáucaso. Na mitologia grega, essa cordilheira era referida como um dos pilares que seguravam o mundo.

Mais de um milhão de pessoas vivem nos labirintos de paralelepípedos que são as ruas de Tbilisi, a capital do país, onde a estátua da poderosa Mãe Geórgia os observa dia e noite. Em uma mão ela segura vinho, para aqueles que vêm como amigos; na outra, uma espada, para aqueles que vêm como inimigos.

Tbilisi possui um forte contraste entre o tradicional e o moderno. Intercalados com a arquitetura da era espacial estão prédios que parecem que vão desabar.

Essa mistura entre velho e novo não eram diferentes no sistema elétrico da Geórgia - especificamente, suas subestações. Próximos aos poucos relés digitais mais novos estavam relés eletromecânicos de sessenta a setenta anos de idade, cobertos por invólucros de plástico que já foram claros e brancos, mas agora estavam arranhados e amarelados com o tempo.

Velhos relés eletromecânicos operavam em cada subestação da Geórgia, tornando a estabilidade geral do sistema elétrico algo muito difícil.

Galeria de Fotos

A Geórgia reivindicou sua independência como país no começo dos anos 90. Antes disso, era fazia parte do grande sistema elétrico e interconectado da União Soviética. Quando a União Soviética entrou em colapso, o sistema interconectado também foi separado.

Esse sistema fracionado, combinado com equipamentos antigos, cobrou um alto preço da Geórgia. A perda da interconexão levou a pontos fracos não intencionais e consequências não previstas que não eram mais fontes alternativas para compensar a falta de certas linhas. Os velhos relés tinham zero visibilidade do restante do sistema elétrico e nenhuma forma de enviar cargas.

Por mais de 20 anos, a Geórgia sofreu com apagões contínuos (até 14 por ano). Era uma sobrecarga econômica muito grande para um país recém independente.

Se Esse Cair, Todo O Sistema Cai

The Backbone, um circuito de linha de transmissão de 500 kV, era a principal fonte de instabilidade.

De leste a oeste, The Backbone leva eletricidade da usina hidrelétrica de Inguri através da Cordilheira do Cáucaso por todo o país para abastecer à área mais populada: Tbilisi.

A demanda por altas carga em Tibilisi afetavam o The Backbone que apresentava faltas e desligamentos. O sistema então redirecionaria a eletricidade através de um circuito paralelo de 220 kV, que não era capaz de transmitir tanta energia, ficando sobrecarregado. Os velhos relés eletromecânicos nas subestações ao redor percebiam a sobrecarga e enviavam sinais de disparo para proteger a linha de 220 kV contra danos. No entanto, como o sistema não conseguia equilibrar a carga, essa ação provocava uma cascata até um apagão.

Após um dos piores apagões a nível nacional em agosto de 2010, o Ministro de Energias se envolveu, expressando preocupação sobre a gravidade dos recentes eventos. Os apagões haviam comprometido a segurança nacional e a estabilidade da economia.

Imediatamente, a GSE contratou a empresa de consultoria líder para investigar as operações, comportamentos e repostas do sistema elétrico da Geórgia a vários eventos e contingências. Após recriar as condições do apagão de agosto de 2010, o apagão em um estudo, a GSE sabia dos seus principais requisitos. Eles precisavam que seu sistema elétrico detectasse uma falta, gerasse uma decisão de envio de carga e enviasse essa decisão para um dispositivo de mitigação que opera o disjuntor em 100 ms ou menos.

“Precisamos de alguém que possa nos fornecer esses tempos de entrega de sinais rápidos entre as subestações por todo o país”, disse Didbaridze. “Após olhar para a empresa, descobrimos que a SEL poderia fornecer as tecnologias que precisamos para a entrega do sinal de disparo em um período muito curto e rápido.”

Com menos de quatro meses para o prazo da GSE, a SEL especificou, projetou, construiu, testou e instalou uma solução chamada de sistema de controle emergencial. É um conceito com base em um controle descentralizado e distribuído. Ele rapidamente estabilizou o sistema elétrico da GSE o suficiente para prevenir apagões por todo o país e conter quaisquer faltas de energia em áreas menores. Quando o sistema de controle emergencial foi posto em um teste real, ele operou em 12 ms - bem abaixo do requisito inicial de tempo de 100 ms.

Os engenheiros da SEL construíram simulações de sistemas elétricos em seu laboratório de simulador digital em tempo real (RTDS). Ele os capacita para testar diferentes eventos em tempo real que ocorrem em um sistema elétrico para o consumidor para ver como todos os dispositivos reagem.

Galeria de Fotos

Uma vez que o sistema de controle emergencial estava instalado, o desafio agora era como minimizar ainda mais a queda de energia durante uma falta, como adicionar mais controle e como adicionar mais visibilidade, mais inteligência e mais funcionalidade. Para a GSE, isso significava um esquema de ação corretiva (RAS).

Um sistema RAS é baseado em gestão centralizada. O controlador fica no Centro Nacional de Controle e avalia todo o sistema elétrico da GSE a cada 2 ms se comunicando com outros dispositivos, monitorando os níveis de tensão e fluxos de energia e buscando faltas. Em outras palavras, o sistema RAS está pronto para entrar em ação 500 vezes por segundo para proteger o país de um apagão.

Com um sistema de proteção tão rápido, a rede de comunicações precisa ser capaz de se manter. Então o GSE também conseguiu uma rede de comunicações melhorada, com base na SEL ICON, que cobre quase todas as subestações através da Geórgia. É rápido - o tempo de tráfego da mensagem entre o controlador da central do RAS e qualquer outro relé no país é de menos de um milissegundo.

Além disso, cada dispositivo RAS em campo constantemente executa autotestes para comunicar seu status, comportamento e desempenho do sistema elétrico. A qualquer momento em que ocorrer uma falta ou outro evento, os dispositivos da SEL automaticamente geram relatórios detalhados e sincronizados para serem revisados pelos operadores.

Um Sistema Elétrico para o Futuro

Uma vez que o sistema RAS estava instalado, a GSE podia focar em melhorias adicionais.

Em 2014, a GSE e a SEL começaram a atualizar dez das subestações mais críticas do sistema elétrico da Geórgia. De alimentador em alimentador, eles substituíram velhos relés eletromecânicos por novos relés microprocessados que reduziram significativamente a probabilidade de mal funcionamentos e falsos disparos.

Eles também começaram a usar localização de falta por ondas viajantes (que localiza as faltas do sistema elétrico no intervalo de uma torre), começaram a monitorar todas as linhas de transmissão com soluções de sincrofasores, adicionaram detecção de oscilação de energia para aumentar a estabilidade do sistema e mais.

Para a GSE, o valor da nova tecnologia vai além de simplesmente reduzir o número de apagões. Em 2014, a GSE se tornou uma operadora autorizada do sistema de transmissão, dando a ela o poder de operar e planejar o desenvolvimento de toda a rede de transmissão da Geórgia. Eles agora são capazes de transferir energia da/para a Turquia graças a sua nova estação de conversão de alta tensão cc de 700 MW.

Em reconhecimento por suas melhorias, a GSE foi premiada com Best IT Solution for Business em 2014, pela implementação bem sucedida de seus sistemas SCADA e de telecomunicações. Ela agora também é uma empresa certificada pelo ISO 9001:2008, o que quer dizer que ela satisfaz os padrões de qualidade internacionais para melhoria contínua e desempenho superior em todos os aspectos do negócio.

Tudo começou com um teste de linha de transmissão. Embora parecesse pequeno, mostrou grandes oportunidades que surgiram através da criatividade e colaboração. De apagões abrangentes a controle emergencial e gestão total do sistema, a GSE está levando a Geórgia para o futuro e deixando o passado para trás.

—Fim—


“Cirurgia” realizada em uma subestação em operação

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A história de modernização da PNM

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