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Salvador 2004

Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado em Regulação da Indústria de Energia, Universidade Salvador – UNIFACS, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre.

Orientador: Prof. Dr. André Luiz de Carvalho Valente

Salvador 2004

Elaborada pelo Sistema de Bibliotecas da Universidade Salvador – UNIFACS

S231r

Chagas, Eduardo Henrique Conceição

A medição da energia elétrica no ambiente competitivo do setor elétrico brasileiro, contemplando as relações geração – transmissão e transmissão- distribuição / Eduardo Henrique Conceição Chagas; orientador Prof. Dr.

André Luiz de Carvalho Valente. 2004. 165 f : il.

Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado em Regulação da

Indústria de Energia, Universidade Salvador - UNIFACS, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre.

1. Energia elétrica – Reestruturação do setor elétrico. 2. Mercado atacadista de energia elétrica – Regulamentação. 3. Medição de energia

I. Valente, André Luiz de Carvalho, orient. I. Título

elétrica – Implantação de sistema de medição para faturamento no MAEONS. 4. Medição de energia elétrica – Fronteira geração – transmissão - distribuição. CDD: 3.7932

Dissertação aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em

Regulação da Indústria de Energia, Universidade Salvador – UNIFACS, pela seguinte banca examinadora:

André Luiz de Carvalho Valente – Orientador _ Doutor em Engenharia Elétrica, Universidade de São Paulo (USP) Universidade Salvador – UNIFACS

James Silva Santos Correia – Membro _ Doutor em Engenharia Elétrica, Universidade de São Paulo (USP) Universidade Salvador – UNIFACS

Niraldo Roberto Ferreira – Membro _

Doutor em Geofísica, Universidade Federal da Bahia (UFBA) Universidade Federal da Bahia – UFBA

Salvador, de outubro de 2004.

À Memória dos meus queridos pais Osvaldo Ferreira Chagas e Nilda Conceição e irmão Luís Antônio Conceição Chagas. Ao Amor, carinho, compreensão e incentivo permanente da minha esposa Marli e filhas Emilene, Cristhine, Gabriela e Clarissa.

A Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia (COELBA), por ter proporcionado a oportunidade de participar do curso de mestrado em Regulação da Indústria de Energia.

A Universidade Salvador (UNIFACS) por ter promovido esse curso de mestrado tão sintonizado aos dias atuais e importante à compreensão do processo de transformação por que passa a indústria de energia.

Ao eng. José Carlos Abreu, gerente da área de medição no Mercado Atacadista de Energia(MAE) e principal condutor do processo de implantação do Sistema de Medição para Faturamento(SMF) no sistema interligado nacional. Sua competência profissional, perseverança, capacidade de superação dos enormes desafios representados pela implementação desse sistema, serviram-me de referência no projeto de elaboração dessa dissertação. A destacar também, sua paciência, atenção, receptividade, comentários e orientações precisas.

Aos engs. Neyl Hamilton Martelotta Soares e Sérgio Sobral do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), pela atenção e presteza no fornecimento das informações solicitadas.

A toda minha equipe de trabalho na Unidade de Movimento de Energia (GOME) do Departamento de Operações do Sistema Elétrico (GOS) da COELBA, composta pelo eng. Ednardo Rodrigues Gomes Pinheiro, analistas de sistema elétrico Luis Carlos Bitencourt, Celeste Maria Campos Oliveira, Lise de Araújo Rastelli, em especial ao eng. Carlos Guaracy Santos Nascimento, grande conhecedor de medição de energia elétrica, amigo e conselheiro em todas as horas e a analista Teila Nulimar Cabral, pelo apoio fundamental na conclusão do trabalho.

Aos colegas do GOS , Leone Nascimento Conceição e José Cássio Filardi pelo apoio e incentivo permanente.

Ao amigo e colega de mestrado Eduardo José Fagundes Barreto, pelo incentivo e apoio em levar adiante essa dissertação.

Ao professor Dr. André Luiz de Carvalho Valente, orientador sempre atencioso e receptivo, cujos comentários pertinentes e observações argutas, foram fundamentais ao aperfeiçoamento do trabalho.

Muito obrigado a todos por possibilitarem esta experiência desafiadora, enriquecedora, gratificante e muito importante ao meu crescimento profissional.

O modelo do Setor Elétrico Brasileiro (SEB) anterior a 1995, era caracterizado por empresas verticalizadas, predominantemente estatais, sendo formado por quatro grandes empresas supridoras federais (CHESF, ELETRONORTE, ELETROSUL, FURNAS), detentoras das grandes usinas hidrelétricas e sistemas de transmissão associados, responsáveis pelo suprimento às distribuidoras estaduais. Neste contexto, os sistemas de medição de energia elétrica para faturamento dos intercâmbios entre empresas, eram instalados nas fronteiras transmissão–distribuição e de propriedade da empresa supridora correspondente.

O modelo competitivo foi estabelecido com o processo de reestruturação do setor elétrico brasileiro, iniciado em 1995, com a lei das concessões (Lei 8.987/95), a instituição do livre acesso, criação do produtor independente, consumidor livre e rede básica (Lei 9.074/95), criação da ANEEL (Lei 9.427/96), regulamentação do Mercado Atacadista de Energia (MAE) e definição das regras de organização do Operador Nacional do Sistema (ONS), Lei 9.648/98, resultando na desverticalização da cadeia produtiva e criação dos agentes de geração, transmissão, distribuição e comercialização.

O trabalho tem como objetivo, analisar o impacto do novo modelo do SEB nos sistemas de medição de energia elétrica para faturamento das transações efetuadas no âmbito do MAE, ou seja, nas fronteiras geração–transmissão e transmissão–distribuição.Está focado nos aspectos regulatórios e dificuldades da implementação do SMF, na topologia e características do sistema de medição adotado, não fazendo parte do seu escopo os detalhes estritamente técnicos deste sistema.

Fez-se consulta a todo o arcabouço regulatório emitido pela ANEEL e poder concedente (leis, decretos, resoluções, portarias etc.), referente ao novo sistema de medição, adequado ao atendimento da operação do MAE no Brasil.

O Sistema de Medição para Faturamento (SMF), em fase de implantação nas fronteiras geração–transmissão e transmissão–distribuição, tem como principais virtudes, dar relevância a medição de energia elétrica e incorporar as tecnologias digitais mais modernas a esta área. Por ser a base fundamental das transações efetuadas no âmbito do MAE, este sistema trará muitas vantagens à operação do Sistema Interligado Nacional (SIN) dentre as quais destacam-se: conhecimento da capacidade de produção das máquinas geradoras e perdas técnicas efetivas na rede básica, acompanhamento da carga em tempo real e identificação do perfil de carga das distribuidoras e consumidores livres.

A implantação deste SMF demandará bastante tempo e recursos dos agentes participantes, geradores e distribuidores, considerando-se a magnitude da tarefa, extensão do sistema elétrico a ser coberto, bem como a quantidade de agentes envolvidos, equipamentos à instalar (TPs, TCs, painéis, cabos e medidores), sistemas de telecomunicações e sistemas computacionais necessários (hardware e software).

Palavras-chave: Energia elétrica; Mercado atacadista de energia; Medição para faturamento.

The brazilian electrical sector model prior to 1995, was characterized by vertically established companies, mainly state owned, being formed by four federal suppliers, controlling the hydraulics energy plants and its associated transmission systems, and being responsible for supplying the states concessionaires distribution companies.

The competitive model was established with the restructuring process of the brazilian electrical sector, started in 1995, with the promulgation of the law of concessions (Law 8.987/95), the institution of free access, creation of the independent producer, free consumer, the basic national grid, Law 9.074/95, the creation of the national regulatory agency (ANEEL), Law 9.427/96, regulation of the wholesale energy market (MAE), and the definition of the rules of organization of the national operator system (ONS), Law 9.648/98, resulting in the deregulation of the brazilian electrical sector and in the creation of the agents of generation, transmission, distribution and trader.

This work aims to analyze the impact of the brazilian electrical deregulation in the Metering System for Billing (MSB) in the transactions of the wholesale energy market. It is focused in the regulatories aspects, the MSB implementation difficulties, their topology and characteristics adopted, not being part of this work the technical details of this system.

It was made a complete consult to the regulatory statements emitted by ANEEL (laws, decrees, resolutions, etc), referent to the operation of the new metering system, in the context of the wholesale energy market.

The Metering System for Billing (MSB), that is being implemented in the generation– transmission and transmission–distribution frontiers, has the main virtue of giving relevance to the electrical energy metering and incorporate the most modern digital technologies to this area. Since it is the fundamental base for the transactions that occurs in the wholesale energy market (MAE) ambient, it will bring many advantages to the operation of the national electric system such as: the knowledge of the capacity production of generation plants, the effective power losses in the basic national grid, the real time supervision of the load and the utilities and free consumers load profiles.

The implementation of the Metering System for Billing (MSB), will demand a lot of time and financial resources of the participants agents (generator and distributors) if we consider the magnitude of the task, the extension of the brazilian electric system, the number of agents involved, equipment to be installed (potential transformers, current transformers, switch– board, cables and meters) telecommunication systems, computational systems (hardware and software).

Keywords: Electrical energy; Wholesale energy market; Metering for billing.

Figura 1 – Energia comercializada no MAE29
Figura 2 – Visão geral da contabilização do MAE30
Figura 3 – Centro de gravidade32
Figura 4 – Rateio das perdas3
Figura 5 – Distribuição de erros nos medidores67
Figura 6 – Fronteira de distribuidores ou consumidor7
Figura 7 – Fronteira de distribuidor único ou consumidor7
Figura 8 – Fronteira compartilhada por distribuidores ou consumidor78
Figura 9 – Fronteira de geradores agrupados78
Figura 10 – Fronteira de geradores individuais79
Figura 1 – Conexão de geração através de linha de transmissão79
Figura 12 – Conexão de consumidor80
Figura 13 – Conexão entre agentes do MAE80
Figura 14 – Conexão de agentes não participantes do MAE81
Figura 15 – Arquitetura básica do SMF82
Figura 16 – Arquitetura básica do SMF (forma alternativa)83
Figura 17 – Arquitetura funcional do SCDE84
Figura 18 – Módulos do SCDE85
Figura 19 – Fluxo macro do SCDE91

LISTA DE FIGURAS Figura 20 – Processos chave .................................................................................. 96

Tabela 1 – Incerteza da medição68
Tabela 2 – Tabela dos medidores classe 0,2S74
Tabela 3 – Medidores interligados ao SCDE92

ABRADEE Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica ACL Ambiente de Contratação Livre ACR Ambiente de Contratação Regulada ADC Gerenciador de Banco de Dados ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica ASMAE Administradora de Serviços do Mercado Atacadista de Energia Elétrica BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social CBEE Comercializadora Brasileira de Energia Emergencial C Conta de Consumo de Combustíveis Fósseis CE Câmara de Comercialização de Energia Elétrica CCON Comitê Coordenador de Operações do Norte/Nordeste CCT Contrato de Conexão ao Sistema de Transmissão CEPEL Centro de Pesquisa de Energia Elétrica CHESF Companhia Hidroelétrica do São Francisco CMO Custo Marginal de Operação COEX Comitê Executivo COMAE Conselho do Mercado Atacadista de Energia Elétrica COMED Comitê de Medição CPST Contrato de Prestação de Serviços de Transmissão CUST Contrato de Uso do Sistema de Transmissão DIT Demais Instalações de Transmissão DNAEE Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica EDF Eletricité de France EF Excedente Financeiro ELETROBRÁS Centrais Elétricas Brasileiras S.A. ELETRONORTE Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A ELETROSUL Centrais Elétricas do Sul do Brasil S/A EPE Empresa de Pesquisa Energética ESS Encargos de Serviços do Sistema

EUST Encargos de Uso do Sistema de Transmissão FR Frame Relay FURNAS Furnas Centrais Elétricas S/A GCOI Grupo Coordenador para Operação Interligada GCPS Grupo Coordenador do Planejamento do Sistema Elétrico GTC Gerenciador de Leituras GTMI Grupo de Trabalho de Manutenção / GCOI INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial MAE Mercado Atacadista de Energia Elétrica ME Medidor de Energia Elétrica MEMP Medidor Eletrônico Memorizador Programável MME Ministério das Minas de Energia MRE Mecanismo de Realocação de Energia Elétrica NOTUS Software de Tratamento de Dados ONS Operador Nacional do Sistema Elétrico PD Procedimentos de Distribuição PM Procedimentos de Mercado QEE Qualidade de Energia Elétrica RDMT Registrador Digital para Média Tensão RDTD Registrador Digital para Tarifação Diferenciada REP Registrador Eletrônico Programável REP-TD Registrador Eletrônico Programável com Transdutor Digital RE–SEB Projeto de Reestruturação do Setor Elétrico Brasileiro RMS Valor Eficaz de Tensão SCAM Sistema de Coleta de Aquisição de Medições SCDE Sistema de Coleta de Dados de Energia SEI Secretaria Especial de Informática SIN Sistema Interligado Nacional SINERCOM Sistema de Contabilização e Liquidação SLC System Loss Compensation SMF Sistema de Medição para Faturamento STD Gerenciador de Comunicação TC Transformador de Corrente

TI Transformador para Instrumentos TP Transformador de Potencial UCM Unidade Central de Medição VPN Virtual Private Network VTCD Variação de Tensão de Curta Duração

1 INTRODUÇÃO13
1.1 MOTIVAÇÃO13
1.2 APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA14
1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO16
2 HISTÓRICO18
3 REGRAS DE MERCADO23
3.1 CONTABILIZAÇÕES DAS OPERAÇÕES NO MAE28
3.1.1 Etapa 1 – Processamentos dos Dados de Entrada30
3.1.1.1 Energia Assegurada30
3.1.1.2 Medição31
3.1.1.3 Preço do Mercado de Curto Prazo34
3.1.1.4 Contratos36
3.1.2 Etapa 2 – Processamento Intermediário37
3.1.2.1 Mecanismo de Realocação de Energia (MRE)37
3.1.2.2 Encargos de Serviços do Sistema (ESS)39
3.1.2.3 Excedente Financeiro39
3.1.3 Etapa 3 – Processamento Final da Contabilização40
4 REFLEXOS DA REGULAMENTAÇÃO NO SMF42
4.1 DOCUMENTOS BÁSICOS42
4.2 DOCUMENTO DE REFERÊNCIA52
4.3 DIFICULDADES DE IMPLANTAÇÃO5
4.4 CRONOGRAMA DE IMPLANTAÇÃO58
4.4.1 Implantação da Central de Aquisição no MAE59
4.4.2 Implantação da Medição pelos Agentes59

Página 4.4.3 Implantação de Medição na Fronteira entre Submercados...................... 60

5.1 ANTECEDENTES DO PROJETO62
5.2 OBJETIVO E ENFOQUE DO PROJETO64
6 SISTEMA DE MEDIÇÃO PARA O MAE–ONS6
6.1 A CLASSE DE EXATIDÃO6
6.2 A ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA69
6.2.1 Características dos Instrumentos74
6.2.2 Características e Recursos do Sistema de Medição75
6.2.3 Localização dos Pontos de Medição76
6.2.4 Arquitetura Básica do Sistema de Medição para Faturamento82
6.3 SISTEMA DE COLETA DE DADOS DE ENERGIA84
6.3.1 Concepção Geral84
6.3.2 Arquitetura Funcional do SCDE85
6.3.2.1 Módulo Medições86
6.3.2.2 Módulo Coleta87
6.3.2.3 Módulo Cadastro8
6.3.2.4 Módulo Relatórios8
6.3.2.5 Módulo Tratamento89
6.3.2.6 Módulo Cálculo e Mapeamento89
6.3.2.7 Módulo Interfaces90
6.3.3 Medidores interligados ao SCDE91
6.4 PROCEDIMENTOS DE REDE, MERCADO E DISTRIBUIÇÃO93
6.4.1 Procedimentos de Rede93
6.4.2 Procedimentos de Mercado95
6.4.3 Procedimentos de Distribuição97
7 O SMF NA COELBA9
8 O SMF NACIONAL103

5 ENTIDADE DE MEDIÇÃO....................................................................... 62 8.1 SISTEMA GLOBAL DE MEDIÇÃO PARA FATURAMENTO................. 105

REFERÊNCIAS110
GLOSSÁRIO113

9 CONSIDERAÇÕES FINAIS / CONCLUSÕES......................................... 106 ANEXOS........................................................................................................ 119

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