Desafio 13

Descrição da situação

O contexto do desafio emerge no centro de operação, que realiza continuamente operações críticas e o monitoramento dos equipamentos nas estações do Sistema Elétrico de Potência. Atualmente, o processo de manobras no sistema elétrico brasileiro ainda depende de interação humana significativa, como ligações telefônicas entre o Operador Nacional do Sistema (ONS) e os agentes responsáveis pelos sistemas SCADA/EMS. Nesse fluxo, o ONS emite instruções verbais que são interpretadas e executadas manualmente pelos operadores. Esse método, embora funcional, é suscetível a falhas de comunicação, interpretações equivocadas e atrasos.

Atualmente, o ONS desenvolveu o SINAPSE que é uma plataforma para envio de mensagens textuais estruturadas que está em evolução, substituindo gradualmente as ligações telefônicas. No entanto, essa transição ainda apresenta desafios, especialmente no processamento e execução das mensagens. Pode haver falha na compreensão ou na execução das manobras, e verificações redundantes que prolongam os tempos de resposta.

Além disso, erros operacionais podem causar eventos adversos, como desligamentos não planejados, alterações indesejadas de valores de tensão, ou mesmo falhas em componentes críticos. Isso pode comprometer a estabilidade do sistema elétrico, além de poder gerar penalidades financeiras significativas.

Por fim, o atual processo manual exige uma atenção contínua dos operadores, tornando o trabalho repetitivo, cansativo e mais propenso a erros em situações de estresse ou alta demanda.

Quais as causas?

– Dependência de Interpretação Humana: A comunicação via telefone ou mensagens textuais estruturadas exige que operadores interpretem e insiram comandos manualmente. Isso abre margem para erros de entendimento e execução.

– Falta de Automatização na Execução de Comandos: O sistema atual não dispõe de uma camada que automatize a classificação, análise e validação dos comandos recebidos pelo SINAPSE, resultando em processos manuais demorados.

– Complexidade Operacional e de Topologia: A crescente integração de fontes renováveis e a ampliação da rede elétrica geram cenários de operação mais complexos, com maior necessidade de ajustes dinâmicos e maior propensão a erros.

– Dificuldade na interpretação de muitos dados simultaneamente: A sobrecarga de dados simultâneos pode levar à dificuldade na interpretação e priorização dos eventos mais críticos, resultando em atrasos na resposta ou até mesmo na negligência de eventos importantes.

Efeitos e consequências

– Aumento dos Tempos de Resposta: A execução manual de comandos e as validações repetitivas aumentam os tempos de manobras.

– Risco de Penalidades: Erros operacionais resultantes de comandos equivocados frequentemente levam a multas e sanções regulatórias.

– Estresse Operacional: A carga de trabalho repetitiva e a pressão para evitar erros impactam negativamente o clima profissional nas salas de controle.

– Impactos na Estabilidade do Sistema: Atrasos ou falhas na execução podem comprometer a estabilidade e segurança operativa da rede elétrica.

Definição de problema resolvido

Automatizar o processamento e execução de manobras coordenadas no sistema SCADA/EMS da Cemig, minimizando erros operacionais e atrasos, enquanto garante segurança cibernética e conformidade regulatória.

Soluções já testadas

Foram realizadas otimizações nas telas de controle de tensão do SAGE para melhorar a interação manual dos operadores das solicitações telefônicas do ONS. Contudo, esses ajustes não mitigaram de forma significativa os problemas de tempo de resposta e interpretação.

Foi desenvolvida uma prova de conceito (PoC) chamada SIGMA (Sistema Integrado de Gestão de Manobras Assistidas) que processa as mensagens recebidas pelo SIGMA, passa por camadas de análise e validação pelo operador e, após confirmação, envia o controle ao sistema SCADA (SAGE). Nesta PoC, apenas as funções relacionadas ao controle de limitação de geração de usinas intermitentes (fotovoltaicas e eólicas) foi desenvolvida. Utiliza o protocolo OPC-UA para a comunicação entre o sistema e o SAGE para envio dos comandos. A interface (IHM) é feita através de extensão do chrome para interação com o sistema SINAPSE e as mensagens são interceptadas pelo mecanismo de webhook disponibilizado pelo ONS.

Foram realizadas otimizações nas telas de controle de tensão do SAGE para melhorar a interação manual dos operadores das solicitações telefônicas do ONS. Contudo, esses ajustes não mitigaram de forma significativa os problemas de tempo de resposta e interpretação.

Foi desenvolvida uma prova de conceito (PoC) chamada SIGMA (Sistema Integrado de Gestão de Manobras Assistidas) que processa as mensagens recebidas pelo SIGMA, passa por camadas de análise e validação pelo operador e, após confirmação, envia o controle ao sistema SCADA (SAGE). Nesta PoC, apenas as funções relacionadas ao controle de limitação de geração de usinas intermitentes (fotovoltaicas e eólicas) foi desenvolvida. Utiliza o protocolo OPC-UA para a comunicação entre o sistema e o SAGE para envio dos comandos. A interface (IHM) é feita através de extensão do chrome para interação com o sistema SINAPSE e as mensagens são interceptadas pelo mecanismo de webhook disponibilizado pelo ONS.

Hipóteses de solução

A solução proposta para resolver os desafios enfrentados na execução de manobras no sistema SCADA/EMS envolve a criação de uma ponte eficiente entre o SINAPSE e os sistemas de controle SAGE da Cemig.

O SINAPSE é uma plataforma desenvolvida pelo ONS que substitui as ligações telefônicas por mensagens estruturadas, proporcionando maior precisão e agilidade na comunicação. No entanto, para alcançar seu pleno potencial, é necessário integrar essas mensagens diretamente aos sistemas SCADA, através de uma interface assistida ao operador, reduzindo a dependência de interpretações humanas e minimizando o risco de falhas operacionais.

Essa integração requer uma solução que seja capaz de interpretar automaticamente as mensagens do SINAPSE, identificar os comandos operacionais nelas contidos, validar sua aplicabilidade e enviar as instruções ao SCADA para execução através de protocolo OPC-UA. Além disso, é fundamental que a solução ofereça ferramentas de supervisão para que os operadores possam acompanhar, revisar e aprovar as ações antes que sejam executadas, garantindo segurança e controle no processo.