Na década de 1980, quando iniciamos nosso trabalho no CTC, nos deparamos com um cenário típico nas instalações elétricas das usinas do setor sucroenergético: geradores de baixa tensão e de pequena capacidade, operando isoladamente da rede externa, sem autossuficiência de energia, grande quantidade instalada de capacitores para maximizar a geração própria e adiar o investimento em geração.
 

Nos anos seguintes, foram se viabilizando novas tecnologias que, hoje, fazem parte de toda usina “moderna”, podendo-se destacar os inversores de frequência, que possibilitaram a tão sonhada aplicação nos exaustores das caldeiras e na eletrificação das moendas.  Ao mesmo tempo, acompanhamos nesse período, o surgimento de um novo mercado para o setor sucroalcooleiro.

A desregulamentação do setor elétrico, com o surgimento da ANEEL, aliado ao apagão de 2001, e a possibilidade de participação das usinas nos leilões de energia alavancaram os investimentos em geração de energia nas usinas, criando uma fonte adicional de receita para o setor. Dessa forma, a maior parte das usinas atualmente está conectada ao Sistema Interligado Nacional (SIN). 
 

As usinas, antes geradores “amadores” de energia, se tornaram parte de um sistema “profissional”, com compromissos de entrega de energia com qualidade e confiabilidade. Dessa forma, há que se atentar para os procedimentos de rede do ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico), que estabelecem os requisitos mínimos para os aspectos de acesso às redes, proteção e controle, medição e telecomunicações.
 

A implantação das Usinas Termelétricas (UTEs) representa um investimento elevado, em face dos custos dos equipamentos, tanto da usina como do sistema de conexão com a rede externa, custos estes a cargo de quem acessa. Portanto busca-se operá-los com a máxima capacidade para otimizar o retorno econômico. É fundamental também operar esses sistemas com segurança, uma vez que, mesmo devidamente dimensionados, nunca estarão imunes às falhas que representam riscos humanos e materiais. 
 

Essas faltas têm alto poder destrutivo, pois descarregam uma grande quantidade de energia em tempo muito exíguo, levando à destruição parcial ou total de equipamentos, com consequente paralisação da comercialização da energia e prejuízos. Nesse cenário, a proteção dos sistemas elétricos ganha ainda mais importância, tendo em vista que, além das falhas internas nas usinas, há a possibilidade de falhas externas do sistema a que se está conectado. 
 

Entendemos, portanto, que uma ênfase especial deva ser dada aos sistemas de proteção, de forma a utilizar toda a sua capacidade tecnológica atual. Os equipamentos de proteção, conhecidos como relés, são os responsáveis por proteger os equipamentos elétricos. Para que o sistema elétrico opere conforme o desejado, dependemos de um sistema de proteção adequado, para detecção das falhas e desconexão no mínimo tempo, isolando a parte defeituosa do sistema.
 

 Os relés eletromecânicos, numa analogia com os telefones móveis, faziam “apenas” a função de proteção, assim como os telefones móveis tinham inicialmente “apenas” a função de comunicação por voz. Para implementar as funções adicionais de medição, controle e automação, eram necessários equipamentos complementares. 
 

As funções das molas, das engrenagens e dos eletroímãs dos relés eletromecânicos passaram a ser desempenhadas pelos microprocessadores nos relés digitais. Com a evolução tecnológica e a constante redução de custos dos componentes, tornou-se possível a utilização de um único equipamento para desempenhar diversas funções. Atualmente, um relé digital é considerado um dispositivo eletrônico inteligente (IED na sigla em inglês).
 

Com os microprocessadores, parte da capacidade de processamento pode ser destinada ao algoritmo de proteção, e outras funções são desempenhadas sem prejuízo da função de proteção, tais como medições de grandezas elétricas, registro de perturbações e sincronização na mesma base de tempo, lógica programável, funções de controle e monitoramento, funções de comunicação, etc.

Com isso, se elimina a necessidade de equipamentos dedicados exclusivamente a essas funcionalidades (como os medidores, por exemplo), resultando em projetos com cada vez menos dispositivos de medição e controle. Os relés modernos, portanto, não se restringem às funções básicas de proteção, como no passado, tornando-se cada vez mais parte do esquema de automação das UTEs.
 

Essa rede de IEDs permite uma coleta de dados gerando uma fonte de informações importante que pode ser utilizada para o planejamento da manutenção: por exemplo, os motores que foram submetidos a sobrecargas podem ser priorizados para verificações na parada programada.

 

Através da automação dos sistemas elétricos das UTEs, eliminou-se a falha humana, aumentando a confiabilidade do sistema e reduzindo-se o tempo de resposta da operação frente a perturbações. Para isso, são utilizados protocolos de comunicação entre os dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDs).
 

Inicialmente, os protocolos de comunicação desses relés (IEDs) eram proprietários, dificultando os projetos de automação, uma vez que equipamentos de fabricantes distintos não se comunicavam adequadamente. Com o surgimento da norma IEC 61850, se simplificou a comunicação entre os relés, eliminando as dificuldades impostas pelos protocolos proprietários. 
 

De forma geral, alguns dos objetivos da implementação dessa norma é a interoperabilidade e a intercambialidade entre diversos fabricantes de IEDs, visando reduzir a utilização de protocolos proprietários. Essa norma permite a comunicação entre os IEDs através de troca de mensagens GOOSE (protocolo de comunicação definido pela norma), em uma comunicação horizontal (no mesmo nível), que são utilizadas para transmitir dados de comando que tornam o sistema mais confiável. Uma vantagem adicional desse protocolo é utilizar redes ethernet, que possibilitam a implementação de redundância utilizando diversas topologias de rede.
 

O que podemos concluir é que a usina moderna é a que se utiliza de toda a tecnologia disponível, e, para isso, deve-se investir cada vez mais na formação de um quadro técnico especializado, caso contrário, como na comparação feita com o smartphone, há o risco de utilizá-lo somente para a comunicação de voz.