ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia
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Browsing ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia by advisor "Andrade, Tiago Branco"
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- Aplicabilidade dos "UAV" na Rede Nacional de TransportePublication . Lourenço, José Pedro Coelho; Andrade, Tiago BrancoAs infraestruturas de qualquer serviço ou indústria devem ser alvo de inspeções cujo objetivo é monitorizar o estado dos equipamentos e garantir o bom funcionamento de exploração, economizando a manutenção ativa desses equipamentos. Especialmente no transporte de energia de muito alta tensão, cujas infraestruturas estendem-se por longos corredores de linhas elétricas em locais remotos e constantemente sujeitas a condições atmosféricas, entre outros fenómenos. Por isso, a REN integra toda uma gestão no âmbito das inspeções. A metodologia desta gestão recorre a serviços de helicópteros que permitem realizar o levantamento aéreo das longas faixas de linhas. Este levantamento consiste na inspeção visual, termográfica e laser, cujos dados são essenciais na monitorização do estado dos ativos. No âmbito das inspeções, neste trabalho é estudado o desempenho de uma ferramenta recentemente considerada para fins profissionais, os UAV. Estes são veículos aéreos remotamente pilotados e por isso possuem diversas tecnologias que habilitam a navegação e o controlo da aeronave, como sistemas anti colisão e de posicionamento muito precisos. Estas tecnologias permitem voos estabilizados que apresentam riscos reduzidos a pessoas e propriedades. No entanto, as operações com UAV são ainda muito regularizadas, nomeadamente em operações onde o UAV se encontra fora da linha de vista, apesar destas tecnologias mencionadas habilitarem a operações capazes e seguras. Os UAV enquadram-se no contexto das inspeções pois, quando acoplados com a devida instrumentação, realizam o mesmo levantamento dos helicópteros. Porém, para isto se verificar são necessárias duas soluções de UAV: asa rotativa e asa fixa. Com isto, cada solução poderá enquadrar certos aspetos das metodologias de inspeção. A solução de asa rotativa, pela sua estabilidade de voo, é indicada para inspeções visuais ou termográficas pormenorizadas e a de asa fixa para o mapeamento laser na criação de uma cópia digital dos troços percorridos. Os custos operacionais dos UAV são reduzidos, embora se verifique que as inspeções com recurso a estas ferramentas são penalizadas devido à deslocação terrestre associada às mesmas, que por outro lado não se observa nos helicópteros em longos cenários como as linhas elétricas da REN. Por estes motivos, os UAV ainda não são uma ferramenta capaz de substituir os helicópteros na inspeção total da rede. No entanto, como referido, estes enquadram outros cenários, como cenários de emergência/pontuais onde se pretende um levantamento detalhado da situação ou na gestão da vegetação que se encontra sob as linhas através do mapeamento da solução de asa fixa. Estes cenários não estão tão dependentes da deslocação terrestre e por sua vez, a análise financeira destes casos é positiva. Assim, em cenários mais curtos, onde a deslocação terrestre tem um peso menor, os UAV complementam qualquer função com custos operacionais reduzidos como inspeções em subestações ou rondas apeadas pelas linhas elétricas.
- Desenvolvimento de Índices de Estado de Linhas Aéreas de Muito Alta TensãoPublication . Gonçalves, Luís Miguel Ferreira; Andrade, Tiago BrancoManter as linhas de transporte de energia, de forma que as mesmas trabalhem na sua melhor condição e eficientemente sem que a sua falha gere incidentes, é uma preocupação cada vez maior da área de gestão de ativos das empresas concessionárias das Redes de Transporte de energia. De forma a apresentar opções de gestão apropriadas que visam minimizar o valor das despesas anuais da manutenção das linhas, são necessárias ferramentas que permitam tirar conclusões de forma rápida e inequívoca. Assim, com este trabalho propõe-se um método inovador de Índices de Estado que permitem apoiar e facilitar decisões relativas à gestão do ativo de linhas aéreas de muito alta tensão, a partir de dados recolhidos em inspeções. Além disso, este trabalho apresenta uma primeira análise ao processo de Inspeção Visual Terrestre a Linhas Aéreas já implementado, e propõe diversas alterações e metodologias que visam a precisão e robustez de todo o processo de inspeção.
- Desenvolvimento de módulo em VBA Access para análise de disjuntores AT/MATPublication . Ponte, André Filipe Pereira; Andrade, Tiago BrancoO processo atual de gestão de dados de manutenção passa por guardar os dados retirados pelas equipas de manutenção em ficheiros Excel, os quais serão armazenados em pastas na rede da REN. Esse processo, apesar de eficaz no que diz respeito ao armazenamento, é inadequado relativamente ao tratamento de dados e à tomada de decisão. O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta de gestão estatística em VBA Access, que permita de forma autónoma analisar o comportamento de todos os disjuntores existentes na rede de alta tensão, identificando os equipamentos que podem influenciar o bom funcionamento da rede. A finalidade deste projeto passa pelo armazenamento de dados numa base de dados única, que permite facilitar o registo por parte das equipas de manutenção e simplificar a tomada de decisões por parte dos gestores, o que por sua vez aumentará a fiabilidade dos ativos e diminuirá os custos de operação dos mesmos. A ferramenta possibilita a avaliação do estado dos disjuntores permitindo o planeamento das manutenções, que até então eram realizadas com base no tempo, ou seja, manutenções periódicas que podem variar segundo o estado do equipamento, sendo na maioria dos casos de caráter fixo. Na aplicação é pretendido que as manutenções passem a ser realizadas com base no estado, ou seja, derivadas da atividade do equipamento e dos resultados obtidos através da avaliação do mesmo. Para além das manutenções, o software permitirá ainda a avaliação dos equipamentos na rede, permitindo aos gestores de redes avaliar as atividades desempenhadas pelos ativos, e a partir daí decidir se o equipamento deve ser retirado de funções, quais os equipamentos que apresentam maior fiabilidade (por fabricante) e até os locais onde existe maior tensão na rede.
- Evolução da política de planeamento da manutenção na produção de eletricidade em PortugalPublication . Marques, Nelson da Costa; Andrade, Tiago BrancoA monitorização da segurança de abastecimento da produção de eletricidade a nível nacional é uma peça fundamental para avaliar as necessidades do sistema eletroprodutor para fazer face à procura de eletricidade no curto, médio e longo prazo. Neste contexto, a metodologia usada pela REN (Redes Energéticas Nacionais), o operador da rede de transporte (TSO), para estudar a segurança de abastecimento de eletricidade a médio e longo prazo em sistemas eletroprodutores complexos com um número elevado de produção térmica, hidráulica e produção intermitente (eólica e solar), consiste na integração de dois modelos, cada um com as suas vantagens: VALORAGUA e RESERVAS. Os indicadores de fiabilidade associados às paragens fortuitas e programadas a serem considerados atualmente nas centrais produtoras (nomeadamente nas grandes centrais térmicas e hídricas), têm por base a informação dos CAE (contratos de aquisição de energia) que foram efetuados pelo grupo EDP, na altura que esta era verticalmente integrada, e têm por base também estudos encomendados pela REN à empresa KEMA. Todas estas informações tomaram como base um sistema eletroprodutor com características diferentes das verificadas nos dias de hoje. O aumento produção de eletricidade obtida a partir de fontes de energia renovável tem colocado enormes desafios aos operadores da rede de forma a obter soluções para conseguir lidar com o aumento progressivo da complexidade do sistema, que é constituído atualmente por uma percentagem significativa de fontes de produção intermitente. Face à consciência da necessidade de perceber se os indicadores de fiabilidade associados às paragens fortuitas e programadas atualmente em uso nos grupos das centrais, estão adequados ao atual panorama do sistema eletroprodutor, e perceber também a eventual necessidade de atualizar os parâmetros usados nos programas VALORAGUA E RESERVAS, foram desenvolvidas duas ferramentas em Microsoft Office Excel – Visual Basic for Application capazes de calcular os seguintes parâmetros: FOR (Forced Outage Rate), MOR (Maintenance Outage Rate), Avarias/ano, MTTF (Mean Time To Fail), MTTR (Mean Time To Repair), MTIM (Mean Time In Maintenance), tempo de funcionamento e tempo em paragem com base num ficheiro .xlsm relativo ao registo das paragens anuais entre os anos compreendidos entre 2006 e 2017. Com estas ferramentas de cálculo foi possível automatizar todo o processo de cálculo destes indicadores, sendo que são ferramentas que têm como objetivo, ser usadas no futuro para eventuais estudos de planeamento do sistema eletroprodutor. Tendo por base os dados recolhidos relativos às paragens das centrais produtoras em estudo, procedeu-se a uma comparação das médias dos indicadores associados às falhas fortuitas entre os anos de 2006 e 2017 com as médias entre os anos de 2000 e 2005 (período do anterior estudo realizado pela REN), de forma a tentar perceber como evoluíram estes indicadores. Foi realizada uma análise estatística que incide sobre a altura do ano em que as centrais têm tendência para realizar as suas manutenções, e um estudo que incidiu sobre as disponibilidades médias consideradas atualmente pela REN nos grupos das centrais. Os resultados obtidos, permitiram concluir que a taxa de indisponibilidade anual associada a paragens fortuitas diminui em grande parte das centrais hídricas nos últimos 12 anos comparativamente ao período entre 2000 e 2005. Foi possível visualizar em gráfico, em que altura do ano os quatro tipos de produção estudados neste relatório (centrais térmicas a carvão e ciclo combinado, centrais hídricas em albufeira e a fio de água) realizam as suas manutenções, e conclui-se que nas centrais hídricas, o pico das paragens em manutenção planeada acontece nos meses mais secos (junho a setembro) e que as centrais térmicas encaixam os seus planos de manutenção de forma a poder estar disponíveis quando não existem condições favoráveis à produção de energia hídrica e quando os picos de procura são mais reduzidos (meses de primavera e outubro). No estudo que incide sobre as disponibilidades médias anuais consideradas atualmente nas grandes centrais produtoras térmicas e hídricas foi possível chegar a alguns resultados conclusivos. Devido a taxas de utilização anuais bastante reduzidas a partir de 2012, os tempos de paragem para manutenção nas centrais a ciclo combinado apresentam uma tendência decrescente. Nas centrais carvão, o tempo médio atualmente a ser usado como referência nas paragens fortuitas, apresenta um valor bastante conservador ao analisar os registos dos tempos de paragens por avaria nos últimos 12 anos.
- Gestão de Ativos Aplicada a Seccionadores de Corrente AlternadaPublication . Alves, Ana Carolina Armada Rodrigues; Andrade, Tiago BrancoNo âmbito da gestão de ativos, prentede-se com este trabalho criar um modelo de avaliação do estado dos seccionadores de alta e muito alta tensão, da responsabilidade da Rede Elétrica Nacional (REN), fomentando o apoio à decisão de intervenções futuras, incluindo propostas de melhoria, de determinar a substituição futura do equipamento, com base numa análise técnico-económica. Pretende-se ainda, elaborar rotinas que permitam uma análise quantitativa e qualitativa dos equipamentos na rede por famílias, tipologia, fabricante e nível de tensão, bem como uma correta análise das avarias registadas. Desta forma, foi realizada uma análise profunda de avarias em seccionadores, assinaladas num contexto internacional, sendo ajustadas à realidade da REN, tornando-se vantajosa no registo futuro de avarias com uma consequente melhoria de compreensão do sucedido. Foi também desenvolvido uma metodologia para identificar um indicador do estado do ativo (IEA), aplicados aos seccionadores, permitindo inferir sobre a condição de funcionamento atual e ainda, prever a sua condição futura. Este resultado foi posteriormente avaliado através de uma análise técnico-económica de apoio à decisão de intervenção futura em manutenção, recondicionamento ou substituição do equipamento. Com este trabalho, foi possível reconhecer as vantagens deste indicador, na perceção e compreensão do estado de funcionamento dos seccionadores, tornando-se pertinente a sua implementação a outros equipamentos, de modo a contribuir fortemente na fiabilidade de serviço em subestações.
- Mecanismos de funcionamento do Mercado de Serviços de Sistema - aplicação ao MIBELPublication . Carneiro, Célia Maria dos Santos; Andrade, Tiago BrancoTodos os dias o Operador da Rede de Transporte (ORT) depara-se com novos desafios que terá que ultrapassar em prol de proporcionar aos utilizadores do sistema elétrico nacional um serviço com qualidade, fiabilidade e segurança. Em tempos, o sector elétrico era tradicionalmente visto como um monopólio natural, em que uma empresa, a EDP, era a responsável por todas as atividades do sector. Porém, dada a reestruturação que ocorreu em todo o sector, que culminou com a introdução em peso das fontes de energia renovável e a liberalização de diversas atividades, levou à separação da cadeia de valor e a admitir a participação de vários agentes em diversas atividades, nomeadamente, na de Produção e Comercialização, com a finalidade de se criar um ambiente mais competitivo e mais vantajoso para o consumidor final. Este processo deu origem a desafios de maior complexidade, entre os quais se regista uma maior volatilidade na produção de energia elétrica e uma possibilidade de ocorrerem desequilíbrios, para os quais é necessário a provisão de Serviços de Sistema para a manutenção da plenitude do sistema elétrico. O contínuo desenvolvimento do processo de liberalização do sector, culminou na criação de mercados transnacionais de eletricidade, agrupando mercados de eletricidade de diferentes países num único mercado. O Mercado Ibérico de Eletricidade (MIBEL), é um exemplo de um mercado internacional que incorpora em si os mercados de eletricidade de Portugal e de Espanha. O MIBEL para além de outras responsabilidades coordena a gestão do Mercado Diário e Mercado Intradiário, onde é definido o valor de energia elétrica e o preço da mesma a ser transacionada no dia seguinte e para cada uma das horas do dia. No que diz respeito ao Mercado de Serviços de Sistema, cuja responsabilidade é do gestor de sistema, e caracterizam-se por estimar as divergências que poderão ocorrer num sistema elétrico, elaborar planos de resolução para as mesmas e por fim, providenciar e implementar a solução. A resolução passa pela contratação de provisões, em quantidades capazes de fazer frente às anomalias registadas no mercado de Serviços de Sistema. A presente investigação debruça-se sobre os Serviços de Sistema, em particular sobre regulação de frequência, nomeadamente reserva de regulação secundária e terciária para os sistemas elétricos de Portugal e Espanha relativamente aos anos de 2013, 2014 e 2015. No âmbito da reserva de regulação, foi realizada uma análise sobre a criação de um mercado interno referente à comercialização da reserva de regulação, e paralelamente, concebeu-se uma ferramenta de apoio à análise em Microsoft Office Excel, que permite visualizar sob a forma de gráficos os dados armazenados, relativos a ofertas dos agentes de mercado, reserva contratada, o custo marginal dessas ofertas e finalmente, o custo de fecho do mercado. A mesma ferramenta possibilita também ao utilizador fazer uma simulação para o dia desejado do que poderá ocorrer em mercado de reserva de regulação de acordo com o estipulado pela ERSE. No que diz respeito à reserva de regulação secundária, realizou-se um estudo sobre a possível otimização dos valores das necessidades de provisão deste tipo de reserva, tendo como intuito, diminuir o preço de fecho de mercado em cada uma das horas. Os resultados obtidos permitiram concluir que ainda há um grande potencial de desenvolvimento dos Serviços de Sistema, mais especificamente, na gestão do mercado de reserva de secundária e de regulação, que irão culminar na criação de um mercado único a nível europeu, cujo benefício assentará na redução de custos para o sistema e consequentemente para os consumidores finais. A constituição de um mercado único de reserva de regulação é uma das propostas apresentadas, sendo que os valores positivos alcançados viabilizam a sua criação, no entanto, devido à complexidade que o mercado de reserva secundária apresenta a criação de um mercado único é ainda um processo que terá dificuldades de ser implementado. No entanto, a proposta apresentada para obtenção do valor das necessidades de reserva secundária possibilita ao GGS uma otimização dos custos associados ao sistema.