Produção Sustentável em BT- Análise de Características de Contadores Inteligentes

A crescente necessidade de reduzir a dependência energética e a emissão de gases de efeito de estufa levou à adoção de uma série de políticas a nível europeu com vista a aumentar a eficiência energética e nível de controlo de equipamentos, reduzir o consumo e aumentar a percentagem de energia produzida a partir de fontes renováveis. Estas medidas levaram ao desenvolvimento de duas situações críticas para o setor elétrico: a substituição das cargas lineares tradicionais, pouco eficientes, por cargas não-lineares mais eficientes e o aparecimento da produção distribuída de energia a partir de fontes renováveis. Embora apresentem vantagens bem documentadas, ambas as situações podem afetar negativamente a qualidade de energia elétrica na rede de distribuição, principalmente na rede de baixa tensão onde é feita a ligação com a maior parte dos clientes e onde se encontram as cargas não-lineares e a ligação às fontes de energia descentralizadas. Isto significa que a monitorização da qualidade de energia tem, atualmente, uma importância acrescida devido aos custos relacionados com perdas inerentes à falta de qualidade de energia elétrica na rede e à necessidade de verificar que determinados parâmetros relacionados com a qualidade de energia elétrica se encontram dentro dos limites previstos nas normas e nos contratos com clientes de forma a evitar disputas ou reclamações. Neste sentido, a rede de distribuição tem vindo a sofrer alterações a nível das subestações e dos postos de transformação que visam aumentar a visibilidade da qualidade de energia na rede em tempo real. No entanto, estas medidas só permitem monitorizar a qualidade de energia até aos postos de transformação de média para baixa tensão, não revelando o estado real da qualidade de energia nos pontos de entrega ao cliente. A monitorização nestes pontos é feita periodicamente e não em tempo real, ficando aquém do necessário para assegurar a deteção correta de problemas de qualidade de energia no lado do consumidor. De facto, a metodologia de monitorização utilizada atualmente envolve o envio de técnicos ao local onde surgiu uma reclamação ou a um ponto de medição previsto para instalar um analisador de energia que permanece na instalação durante um determinado período de tempo. Este tipo de monitorização à posteriori impossibilita desde logo a deteção do problema de qualidade de energia que levou à reclamação, caso não se trate de um problema contínuo. Na melhor situação, o aparelho poderá detetar uma réplica do evento, mas a larga percentagem anomalias ficam fora deste processo por serem extemporâneas. De facto, para detetar o evento que deu origem ao problema é necessário monitorizar permanentemente a qualidade de energia. No entanto este método de monitorização implica a instalação permanente de equipamentos e não é viável do ponto de vista das empresas de distribuição de energia já que os equipamentos têm custos demasiado elevados e implicam a necessidade de espaços maiores nos pontos de entrega para conter os equipamentos e o contador elétrico. Uma alternativa possível que pode tornar viável a monitorização permanente da qualidade de energia consiste na introdução de uma funcionalidade de monitorização nos contadores de energia de determinados pontos da rede de distribuição. Os contadores são obrigatórios em todas as instalações ligadas à rede, para efeitos de faturação. Tradicionalmente estes contadores são eletromecânicos e recentemente começaram a ser substituídos por contadores inteligentes (smart meters), de natureza eletrónica, que para além de fazer a contagem de energia permitem a recolha de informação sobre outros parâmetros e aplicação de uma serie de funcionalidades pelo operador de rede de distribuição devido às suas capacidades de comunicação. A reutilização deste equipamento com finalidade de analisar a qualidade da energia junto dos pontos de entrega surge assim como uma forma privilegiada dado que se trata essencialmente de explorar algumas das suas características adicionais. Este trabalho tem como objetivo analisar a possibilidade descrita de monitorizar a qualidade de energia elétrica de forma permanente no ponto de entrega ao cliente através da utilização do contador elétrico do mesmo e elaborar um conjunto de requisitos para o contador tendo em conta a normalização aplicável, as características dos equipamentos utilizados atualmente pelo operador de rede e as necessidades do sistema elétrico relativamente à monitorização de qualidade de energia.

The growing need to decrease energy dependency and bring down the emission of greenhouse gasses led to the adoption of several policies by European countries with aim to increase energy efficiency and equipment control, decrease energy consumption and increase the percentage of energy generated by renewable sources. This led to the development of two situations: the replacement of traditional low-efficiency linear loads by more efficient non-linear loads and the spread of distributed generation. Although both situations bring well known advantages, they also have a negative effect on the grid’s power quality, in particular, the low voltage grid where the connection with most non-linear loads and distributed generation is done. This means that power quality monitoring has, nowadays, an increased importance due to the costs related with the losses associated with the lack of power quality and the need to monitor certain power quality parameters to ensure they are within the regulated limits and avoid customer complaints and contractual disputes. In this regard, the distribution grid has suffered a number of changes at the substations and distribution transformers which aim to increase the grid’s real-time visualization in terms of power quality state. However, these measures only allow power quality monitoring up to the distribution transformer, not revealing the true state of power quality on the energy delivery connections with customers. The monitoring at these connections is done periodically, not in real-time, falling short of the necessary level of monitoring required to ensure the correct detection of power quality problems. In fact, the monitoring methods currently used, involve sending technicians to the site where a complaint occurred or to a pre-defined monitoring point to install a portable equipment which stays in the customer’s premises for a time period. This kind of post-occurrence monitoring doesn’t allow the correct detection of a power quality problem that is not continuous in time. At best, the device will detect a reoccurrence of a similar problem but most events are not continuous. To assure the detection of the real power quality problem which gave way to the event it’s necessary to permanently monitor power quality at the site. This method implies the permanent installation of a power quality analyzer at the customer’s premises which is not viable from the distribution company’s perspective as these devices have very high costs and would have more space requirements at the delivery point to accommodate both the device and the customer´s power meter. One possible alternative that could enable the permanent monitoring of power quality is the introduction of a monitoring function in the customer’s power meter. The power meters are mandatory and even though they were traditionally electro mechanic, they are being replaced with new electronic smart meters which can measure additional parameters and enable the implementation of an array of functionalities by the utility due to the meter’s communication capabilities. The re-utilization of these equipment to monitor power quality at the connection points with customers surges therefore as a privileged method, since it essentially requires exploring some additional capabilities of the equipment. This paper’s aim is to study the mentioned possibility of monitoring power quality in a permanent way at the delivery point to the customer through the use of his own power meter and to establish a set of requirements for the meter having in mind the applicable norms and regulations, the characteristics of the equipment being used by the utility and the needs of the electric system in regard to power quality monitoring.