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AUTORES
EDSON BARBEIRO ARTIBANILUIZ ROGÉRIO PRENDESOTÁVIO FERREIRA DE ALMEIDA
TÍTULO
GERENCIAMENTO TÉCNICO-OPERACIONAL PARA MINIMIZAR O AUMENTO DE DEMANDA NO SISTEMA DE SUPRIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA DE TRAÇÃO
OBJETIVO
DESENVOLVER UMA METODOLOGIA PARA CONHECER E ESTIMAR A DEMANDA ELÉTRICA EM SUBESTAÇÃO DE TRAÇÃO
• MERCADO LIVRE DE ENERGIA (MIGRAÇÃO CPTM)• METODOLOGIA• DEFINIÇÕES
DESENVOLVIMENTO
VANTAGEM:
- CUSTO MÉDIO MEGAWATTHORA R$154,20 (LIVRE) X R$216,11 (CATIVO)
DESVANTAGEM:
- DEMANDA INDIVIDUALIZADA, REQUER CONTROLE DE DEMANDA MAIS EFICAZ.
• MERCADO LIVRE DE ENERGIAA ENERGIA ELÉTRICA DE TRAÇÃO UTILIZADA É ADQUIRIDA ATRAVÉS DE LEILÃO.
Se DR ≤ DC ⇔ DF = DC X TR
Se DC ≤ DR ≤ (DC X 1,05*) ⇔ DF = DR X TR
Se DR > (DC X 1,05*) ⇔ DF = (DC X TR) + [(DR – DC) X TU]
DC = Demanda Contratada
DR = Demanda Registrada
DF = Demanda Faturada
TU = Tarifa de Ultrapassagem (3 vezes TR)
TR = Tarifa Regular
(*) = Tolerância Máxima (5%)
FORMA DE COBRANÇA DA DEMANDA
ESTIMAR A DEMANDA ELÉTRICA, ATRAVÉS DE CÁLCULOS DENTRO DOS DOMÍNIOS DAS SUBESTAÇÕES DA CPTM, UTILIZANDO OS SEGUINTES DADOS:
• REGISTROS DOS TRENS (MEDIÇÕES FÍSICAS E ELÉTRICAS);• GRÁFICO HORÁRIO;• SUBESTAÇÃO, REDE AÉREA E VIA PERMANENTE;• GRÁFICO DE DEMANDA DA CONCESSIONÁRIA.
• METODOLOGIA
DOMÍNIO ELÉTRICO – É TODO O CIRCUITO ELÉTRICO QUE UMA SUBESTAÇÃO CONTRIBUI PARA O SUPRIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA DE TRAÇÃO.
SUBDOMÍNIO – É A DIVISÃO DO DOMÍNIO DE UMA SUBESTAÇÃO.
• DEFINIÇÕES
DOMÍNIO ELÉTRICO
Subestação 1 Subestação 5
Dominio elétrico da subestação 1 Dominio elétrico da subestação 4Dominio elétrico da subestação 2 Dominio elétrico da subestação 5Dominio elétrico da subestação 3 Dominio elétrico da subestação 6
Subestação 2 Subestação 3Subestação 4
Linha B
Linha C
X1 X4 X5
Subestação 6X6
POSIÇÃO X2 X3
SUBDOMÍNIO ELÉTRICO
S/E 2
%%
X 1 X2POSIÇÃO
% % % % %
S/E 1
Pontos centrais dos subdomíniosA B
X
• CORRENTE ELÉTRICA MÉDIA DO TREM;
• TENSÃO DE SÁIDA DAS SUBESTAÇÕES E SUAS RESISTÊNCIAS INTERNAS;
• RESISTIVIDADE - CATENÁRIA E TRILHO.
CÁLCULO DA PORCENTAGEM
CIRCUITO ELÉTRICO EQUIVALENTE
3kV 3kV
-889,6A
V1 V2 V3
0,1R 0,05R
0,948R0,087R
S/E(Barra Funda)
S/E(Leopoldina)
Composição
++
3,99km 4,57km 10,89km
Análise Nodal : [ ] [ ] [ ]IVY =×
Admitâncias em (1/Ω )
[ ]−
−−−
=
05,2105,1005,155,125,11
05,115,21Y [ ]=
3
2
1
VVV
V [ ] −=
kA60889kA30
I
[ ] [ ] [ ]IYV 1×=−
30kA 60kA-889,6A
V1 V2 V3
10 20
1,0511,5S/E
(Barra Funda)S/E
(Leopoldina)
I BFU = (2925,02-2859,83)/0,087 = 749,31 A ≅⇒ 842,0 85%
I ILE = (2993,01-2859,83)/0,948 = 140,49 A ≅⇒ 158,0 15%
3kV 3kV
-889,6A
V1 V2 V3
0,1R 0,05R
0,948R0,087R
S/E(Barra Funda)
S/E(Leopoldina)
Composição
++
3,99km 4,57km 10,89km
V1= 2925,02 V VV2= 2859,83 VV3= 2993,01
IBFU= 85%
IILE= 15%
sentido Itapevi DOMÍNIO DA S/E Barra Funda KM 0,781 ao KM 10,89sentido Julio Prestes KM 10,89 ao KM 0,781sentido Itapevi DOMÍNIO DA S/E Imp Leopoldina KM 3,99 ao KM 10,89sentido Julio Prestes DOMÍNIO DA S/E Imp Leopoldina KM 10,89 ao KM 3,99
85 7045 6015 3055 40
%%
Pontos centrais dos subdomínios
%Legenda
9,17 10,32
10,893,99
55 4085 70
S/E Barra Funda S/E Imperatriz Leopoldina8 MW
KM 10,89
25
75 90
4,57 5,72 6,87 8,02
15 30 45 60
10
25 1075 90
Linha B
POTÊNCIAPOSIÇÃO
4 MWKM 3,99
0,78km Linha B
DOMÍNIO DA S/E Barra Funda
5,14 6,29 7,44 8,59 9,74
%
100
100
Gráfico horário de Trens realizado Linha B
0,718
3,686
7,039
9,156
11,325
14,24715,946
18,25319,38420,077
22,43723,80424,965
27,052
28,845
31,147
34,32136,001
16:3
0:00
16:4
5:00
17:0
0:00
17:1
5:00
17:3
0:00
17:4
5:00
18:0
0:00
18:1
5:00
18:3
0:00
18:4
5:00
19:0
0:00
19:1
5:00
19:3
0:00
19:4
5:00
20:0
0:00
20:1
5:00
20:3
0:00
20:4
5:00
21:0
0:00
21:1
5:00
21:3
0:00
Ref
erên
cia
Qui
lom
étric
a da
s Es
taçõ
es
Gráfico horário de Trem realizado das 18h15 às 18h30
0,718
3,998
5,14
6,29
7,44
8,59
9,74
10,89
18:14
:00
18:15
:00
18:16
:00
18:17
:00
18:18
:00
18:19
:00
18:20
:00
18:21
:00
18:22
:00
18:23
:00
18:24
:00
18:25
:00
18:26
:00
18:27
:00
18:28
:00
18:29
:00
18:30
:00
Km
S/E BFUSUBESTAÇÃOBARRA FUNDA
S/E ILESUBESTAÇÃOIMPERATRIZLEOPOLDINA
SubdomíniosUB 155
UB 157
UB 159
UB 161UB 146
UB 148
UB 150
UB 152 UB 154
15/EDnnT
0nTnTTOTAL15
= ∑
=
=
Onde:
nT é o número de trens presentes no domínio da subestação dentro do
intervalo de 15 minutos analisado.
ETOTALnT é a energia elétrica fornecida pela subestação para um trem dentro do
intervalo de 15 minutos analisado.
SSMs %tPotE ××=
Onde:
PotM é a potência média do trem no subdomínio,
tS é o tempo de permanência do trem no subdomínio,
%S é a porcentagem de energia do subdomínio.
Sub-domínios Pot. Média (kW)Sub-domínio (%)
Prefixos pares tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
Energia por Trem
(kWmin.)UB 146 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3,8 2435,8 2435,8UB 148 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 10 6410,0 6410,0UB 150 0,0 0,0 0,0 1,2 840,8 1,4 1637,6 1,9 392,4 9,5 6089,5 8960,4UB 152 2,8 454,2 2,1 530,8 1,4 510,2 1,4 981,0 1,4 1637,6 1,4 289,2 1 641,0 5043,8UB 154 2,5 405,5 1,4 353,9 0,4 145,8 0,0 0,0 0,0 905,1
23755,1
Sub-domínios Pot. Média (kW)Sub-domínio (%)
Prefixos impares
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
tempo (min.)
Energia (kWmin.)
Energia por Trem
(kWmin.)UB 155 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,6 281,9 281,9UB 157 1,4 775,9 1,1 2554,4 1 567,0 1,6 726,9 2,4 800,6 2,6 321,1 2 352,4 6098,4UB 159 5,3 2937,4 1,1 2554,4 1 567,0 1,6 726,9 1,8 600,5 0,0 0,0 7386,2UB 161 2,4 1330,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1330,2UB 163 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
15096,6
2590,1
10,89 a 9,7416220,1
5,14 a 3,996,29 a 5,147,44 a 6,298,54 a 7,44
0,40,251671
3,99 a 0,718 6411
9,74 a 8,591011 911 1274
0,1
8,59 a 9,74 9,74 a 10,895,14 a 6,29
243
554,23 27320,718 a 3,99 3,99 a 5,14
494
Total de energia dos trens pares (kWmin.)
0,850,70,55
1 0,85 0,7 0,55
Demanda dia 26/02/2007 das 18:15h às 18:30h (kW)
6,29 a 7,44 7,44 a 8,591762810 826 834
Total de energia dos trens ímpares (kWmin.)
0,4 0,25
Valor calculado da Demanda dia 26/02/2007 das 18:15h às 18:30h 2.590,1 (kW)
Valor medido da Demanda dia 26/02/2007 das 18:15h às 18:30h 2.467,2 (kW)
Diferença < 5%
CONCLUSÃO:
ATRAVÉS DA METODOLOGIA APRESENTADA É POSSÍVEL:
• ESTIMAR A DEMANDA ELÉTRICA DE QUALQUER SUBESTAÇÃO DE TRAÇÃO DE UM SISTEMA METRO- FERROVIÁRIO;
• ANTECIPAR SITUAÇÕES DE ULTRAPASSAGEM DE DEMANDA ELÉTRICA (ATRAVÉS DE SIMULAÇÕES NO GRÁFICO HORÁRIO).
TÓPICOS PARA DESENVOLVIMENTO FUTURO
• SISTEMA COMPUTACIONAL• SUBDOMÍNIOS MENORES• AJUSTE OPERACIONAL
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS– Toledo, E. D. et alii, (1987). Tração elétrica. 1.ed. São Paulo: Nobel– Courtois, C. et alii, (1998). Traction électrique ferroviaire. 1. ed. Paris: Techniques de l’
ingénieur– Pires, C.L.(2006). Simulação do sistema de tração elétrica metro-ferroviária, Dissertação
(Doutorado) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo.– Kargan, Nelson et alii (2005). Introdução aos Sistemas de Energia Elétrica. 1. ed. São
Paulo: Edgard Blücher– Nabeta, Silvio, (2005), Apostila do Módulo MF 007 – Simulação de Marcha e Sistema
Elétrico de Alimentação – curso de especialização em Tecnologia Metro-Ferroviária, PECE-POLI-USP; São Paulo.
– AL1759-2 – MARCO ZERO – Procedimento de Operação emitido pela CPTM para padronização dos marcos quilométricos.
– Catálogo do transdutor de corrente LT 2000 – fabricante LEM – Catálogo do registrador de eventos modelo DL750 – fabricante YOKOGAWA– INTERNET
- ELETROPAULO www.eletropaulo.com.br - CPTM www.cptm.sp.gov.br- ANEEL www.aneel.gov.br
AUTORES
EDSON BARBEIRO ARTIBANILUIZ ROGÉRIO PRENDESOTÁVIO FERREIRA DE ALMEIDA
TÍTULO
GERENCIAMENTO TÉCNICO-OPERACIONAL PARA MINIMIZAR O AUMENTO DE DEMANDA NO SISTEMA DE SUPRIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA DE TRAÇÃO
