Telemedição na baixa tensão

Edição 92 – Setembro de 2013
Artigo medição
Por Rodrigo Tenório Lopes de Souza e Lucas Moreira*

Desenvolvimento de sistemas de telemedição para clientes do grupo B, por meio de tecnologias de medição centralizada (SMC) e medição individualizada (SMI), monitoradas pelo Centro de Controle de Medição (CCM)

Para combater o avanço das perdas comerciais que vinham aumentando devido a diversos fatores, como: cultura da região; racionamento de energia; aumento da informalidade; e desenvolvimento urbano desordenado (crescimento de áreas de comunidades).

A Light iniciou em 2008 um forte investimento em novas tecnologias para clientes de baixa tensão, sendo utilizadas as tecnologias de medição centralizada (SMC) e medição individualizada (SMI), estes projetos obtiveram excelentes resultados na redução das perdas. Com a homologação do sistema de medição centralizada no fim de 2009, iniciou-se em 2010 a etapa de faturamento dos medidores telemedidos. Com o início do faturamento, imediatamente tornou-se de grande importância a necessidade de manter o sistema de comunicação operando para garantir a leitura de faturamento e as operações de corte e religa. Também com o inicio do faturamento, começou a fase de vandalismo e tentativas de manipulação, pois estes projetos iniciaram em áreas onde a perda inicial era de 30% a 90%, que baixaram para 4% a 11%, dependendo da área, apenas com sua instalação, causando, por consequência, aumento nas contas em uma parcela significativa dos clientes.

Sistema de telemedição de BT

O Sistema de Telemedição da Light para baixa tensão foi implementado com projetos de novas tecnologias nos projetos de medição individualizada e medição centralizada, sendo ambas gerenciadas pelo Centro de Controle da Medição (CCM), que já estava responsável por monitorar todos os clientes de MT, Livres, 138 kV e Fronteira. Para estes novos projetos foi desenvolvido no sistema de MT um módulo específico para a Baixa Tensão para ler os diferentes protocolos e operacionalizar as função remotas de leitura, corte, religa e monitoramento do sistema de comunicação e alarmes em campo. A automatização dos processos comerciais possibilita maior segurança das informações, aumento da efetividade e eficiência de execução, diminuindo os custos operacionais e melhora nos processos de recuperação de energia e comercial.

Para as diferentes características geográficas, socioeconômicas e culturais, a Light adotou dois projetos distintos, o Sistema de Medição Individualizada (SMI) e o Sistema de Medição Centralizada (SMC).

Sistema de Medição Centralizada (SMC)

O SMC foi concebido em áreas urbanizadas de baixo poder aquisitivo e em comunidades com alto índice de agressividade na rede BT. Por esta característica, a rede recebe uma blindagem especial, que coloca a baixa tensão no mesmo nível da média tensão, ou seja, com altura elevada.

Os medidores dos clientes são instalados dentro de caixas denominadas Concentradores Secundários (CS). Estas têm portas chaveadas que só permitem acesso autorizado via sistema e estão alocadas em postes com uma altura superior a 10 metros, dificultando o acesso não autorizado das mesmas.

A caixa CS também contém uma CPU, que é responsável pela coleta de dados de leitura, execução do corte e religação, alarmes de status da medição e detecção de abertura ilegal da tampa da caixa. Acoplada a CPU há um radio ou módulo de PLC, que faz a comunicação entre as caixas. Esta comunicação entre as CS, que pode ser RF ou PLC, forma o circuito de comunicação, no qual uma CS transmite a outra dados. Estes dados são concentrados em um outro dispositivo centralizador do sistema, denominado Concentrador Primário (CP), que recebe informações, realiza o processamento dos dados e comunica com o CCM por uma UTR, através de tecnologia GSM/GPRS. 

Figura 1 – Sistema de medição centralizada.

Construção e manutenção dos sistemas de telemedição BT

Após a etapa de instalação das caixas CS em campo e a interligação física de cada medidor com suas respectivas instalações, inicia-se a fase da construção da rede de comunicação e configuração.

Primeiramente é necessário criar a rota de comunicação entre as CS, onde se define o endereçamento para envio e recebimento de mensagens, caracterizando assim os gatware’s e as repetições, ou seja, criando a interdependência, dizendo de qual CS o próximo CS receberá as mensagens e para qual ele transmitirá. A cada rota criada verificam-se os níveis de sinal e ruído entre os rádios, para assegurar que o caminho definido não apresentará falhas futuras.

Após a etapa de construção da rede RF, inicia-se a fase de configuração, criando os medidores polifásicos a partir dos módulos monofásicos e vinculando cada medidor da CS para sua respectiva instalação, nesta fase também se configura o TLI para cada cliente, com o objetivo de que o mesmo possa acompanhar seu consumo.

Para a tecnologia de SMC, a manutenção primária considera a falha em todos os componentes de transmissão de dados do CP até o CCM. Já a comunicação secundária considera os rádios das CS, CPU e/ou módulos PLC até o TLI.

 
Figura 2 – Ilustração de um circuito SMC e seus componentes.

Na comunicação secundária uma CS atua como repetidora, tanto para transmitir quanto para receber dados, criando uma relação de dependência direta neste circuito, em que uma CS qualquer se torna um elo do circuito e a falha de qualquer elo causa impacto na efetividade da comunicação das CS posteriores a este elo.

 
Figura 3 – Ilustração da rede RF com a repetição de sinal entre as CS.

 Atualmente,
a Light adota três fornecedores diferentes, com três tipos de tecnologia, sendo:

 I – rede de comunicação RF manual: rede construída e alterada somente com o endereçamento programável;

II – rede PLC: rede em que a comunicação entre as CS é feita através da comunicação PLC;

III – rede RF Mesh: rede de comunicação RF, que, entretanto, altera sua configuração de comunicação de forma automática de acordo com o nível de sinal mais disponível.

Rede RF com configuração manual

Neste tipo de rede, que foi a primeira a ser homologada, possui aproximadamente 180 mil instalações. A rota de comunicação é construída mediante o endereçamento e qualquer alteração será feita somente por meio de novo endereço. Com a interrupção de algum elo, todas as CS subsequentes são atingidas.

Figura 4 – Rede RF com configuração manual.

 Rede Mesh com configuração automática

Neste tipo de rede, a comunicação não depende de endereçamento fixo como no caso anterior, as CS se comunicam entre si, seguindo o critério de maior nível de sinal.

Figura 5 – Rede RF com configuração automática.

Ao acompanhar a manutenção feita pelos fornecedores, verificou-se a necessidade de manutenção contínua de forma preventiva e corretiva para manter o sistema com a eficácia desejada. Entretanto, estas ações de correção das falhas de comunicação teriam um tratamento interno em 87% dos casos, utilizando reconfiguração de rota e forçando carregamento de pooling, ou seja, via sistema, sem nenhuma necessidade de ir a campo; os outros 13% necessitam de uma análise de sistema para identificar o defeito. Com esta análise, identifica-se que aproximadamente 5 % dos casos de falha ocorrem por defeito físico, com a necessidade real de equipes em campo, restando aos 8% a denominação de falha por associação, o que significa que estão associadas indiretamente ao defeito físico, e que logo que os defeitos físicos forem solucionados retornarão à comunicação normal, sem a necessidade de intervenção direta.

No sistema SMC, no qual atualmente estão instalados aproximadamente 200 mil unidades de medição com três tecnologias diferentes, sendo que o RF, PLC e MESH, o sistema de comunicação entre as CS, que fazem a repetição de comandos e envio de dados, ainda necessitam de configuração. Vale destacar que cada fabricante atua como desenvolvedor de um sistema próprio capaz de construir e editar um circuito.

Diante de uma provável dependência de sistema para cada fabricante adotado, enxergou-se a oportunidade de desenvolver no próprio sistema operacional da Light, módulos que possibilitassem a interoperabilidade entre todas as tecnologias.

A criação de um módulo que enxergue e faça todas as funções que os sistemas dos fabricantes permite à Light atuar na manutenção dos circuitos entregues e cria até mesmo novos circuitos partindo do “zero”, se necessário. Este módulo, chamado de módulo manutenção, possibilita criar ou modificar redes, configurar medidores, TLI, visualizar alarmes, além de realizar os demais processos que já se fazia.

Figura 6 – Criação de uma rede de comunicação.

A função de reconfigurar rede de RF permite, além da visualização por georreferenciamento dos pontos, a alteração dos caminhos ou criação de novos com apenas um clique do mouse, propiciando ao operador da manutenção a visualização ampla e simples do trabalho.

Figura 7 – Rede de comunicação demonstrando CS sem comunicar e caminho RF.

Outra preocupação foi desenvolver um sistema que possibilite uma visualização ao analista que reflita o encontrado em campo, permitindo ao analista ter a mesma visão das equipes de campo. Esta configuração, ou melhor, layout, esta associada diretamente ao tipo de tecnologia e ao layout que o equipamento possui em campo.

O módulo também permite a criação de novas configurações de clientes e configurações de grupo, associando em ligações polifásicas medidores ativos e passivos e possibilitando a soma dos módulos no faturamento.

Figura 8 – Visão do usuário possibilita visualizar as CS do CP, posições e alarmes.

Figura 9 – Visualização do sistema de uma CS com fraude.

Figura 10 – CS com fraude em campo.

Resultados

O grande desafio da Light nestes últimos anos está sendo instalar a tecnologia em pelo menos um milhão de clientes por ano. Este desafio é extremamente trabalhoso e causa muitas vezes um grande desvio dos objetivos por ter de atuar simultaneamente na manutenção do sistema.

Para a Light, além de trabalhar na meta de instalação, a efetividade dos processos comerciais é de suma importância a fim de medir a eficácia da tecnologia. Para tanto, torna-se fundamental manter os níveis de comunicação em índice elevado.

Pode-se observar que a partir da implementação do módulo manutenção a melhora significativa dos indicadores de desempenho, principalmente pela melhora da comunicação. Estando inclusive acima do benchmark de mercado.

Figura 11 – Evolução da efetividade da comunicação.

Conclusões

O módulo de manutenção de baixa tensão foi idealizado para executar as funcionalidades necessárias na tecnologia SMC, permitindo a concessionária ter maior liberdade de atuar independente da tecnologia empregada. Ele possibilita também a independência tecnológica dos parceiros, o que permite aos mesmos maior desenvolvimento e implementação de seu produto, não sendo necessário despender esforço e foco na atuação da manutenção. O módulo ainda proporciona a Light maior flexibilidade nas negociações e escolhas de tecnologia a serem empregadas, pois a interoperabilidade do sistema permite funcionar simultaneamente com diversas tecnologias.

Além dos benefícios financeiros do investimento, operacionalmente a concessionária pode ter total controle sobre a tecnologia empregada em sua área de concessão e pode atuar dentro da estratégia da empresa, elevando os níveis de comunicação e por consequência melhorando os indicadores dos processos comerciais.

Outro grande ganho foi a agilidade e identificação de alarmes de irregularidades e seu tratamento, além da interoperabilidade que proporciona integração de todas as tecnologias em uma única plataforma.

Referência bibliográfica

Artigo Sendi 2010, Danilo Ribera.