Sendi 2008 06 a 10 de outubro



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XVIII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica
SENDI 2008 - 06 a 10 de outubro

Olinda - Pernambuco – Brasil

Estimativa da Perda Não Técnica no Sistema de Distribuição da Cemig,

Utilizando Métodos Estatísticos e de Classificação de Dados


Adelino Leandro Henriques

André Luiz F. de Mendonça

Eduardo Nogueira Oliveira

Cemig Distribuição

Cemig Distribuição

Instituto Bioterra

adelinoh@cemig.com.br

andre.mendonca@cemig.com.br

enogueirabr@uol.com.br

Palavras-chave


Perdas não técnicas

Método estatístico

Classificação de dados

Mineração de dados


Resumo


Este trabalho apresenta o projeto que está sendo executado na Cemig Distribuição com o objetivo de estimar as perdas não técnicas de energia por métodos estatísticos e de classificação de dados, contrapondo à metodologia de balanço energético tradicionalmente adotada pelas Distribuidoras de Energia Elétrica. São apresentadas as diversas fases do projeto, metodologia adotada e alguns resultados. Propõe-se uma nova abordagem de dimensionamento das perdas não técnicas, utilizando-se a análise estatística de todas as componentes relevantes das perdas não técnicas, de forma a quantificar a parcela de contribuição de cada uma e, conseqüentemente, sua importância em relação ao total. Neste estudo, é possível extrair informações também por Regional, por tipo de ligação, por classe de consumo, além de outras, dependendo da amostragem adotada.

1. Introdução


Tradicionalmente, as perdas de uma distribuidora de energia elétrica são apuradas a partir do balanço energético, ou seja, inicialmente apuram-se a perda total, subtraindo-se a energia faturada dos recursos totais medidos nas fronteiras do sistema de distribuição da distribuidora em questão com a rede básica e os ativos de outras distribuidoras. Em seguida, a parcela de perda técnica (PT), inerente ao sistema e caracterizada pela perda joule nos diversos componentes da rede de distribuição, é obtida através da aplicação de algoritmos de fluxo de carga em modelos simplificados do sistema de distribuição. A energia faturada é obtida da soma das medições para faturamento que, por questões de otimização do serviço de leitura e faturamento, são realizadas ao longo dos dias úteis do mês civil, sendo defasadas em relação às medições dos recursos totais. Como conseqüência, a parcela restante constitui a perda não técnica (PNT), que é essencialmente a energia consumida (entregue) e não faturada, seja por problemas técnicos e administrativos ou furto por consumidores.

Ressalta-se que pela natureza do processo de cálculo das perdas, toda a imprecisão, embora aceitável e de pequena magnitude no balanço de energia e no cálculo da perda técnica (PT), resulta em transferência dessas imprecisões acumuladas (metrológicas, de cálculo e de estimativa de parâmetros) para o montante da PNT, tornando-o variável, especialmente no caso de apuração mensal.

A necessidade de confrontar os resultados obtidos pela metodologia até então empregada pela Cemig Distribuição na apuração da PNT é um dos fatores motivadores para a execução deste projeto, utilizando-se métodos estatísticos [4] e de classificação de dados. Além disso, o trabalho está diretamente ligado à iniciativa estratégica da Empresa, relativa ao aperfeiçoamento do processo de Gestão da PNT, através do desenvolvimento e implantação de uma metodologia de apuração por Regional.

O planejamento do trabalho foi feito de forma a possibilitar a estratificação da PNT por cada uma das sete Regionais da Cemig Distribuição, estratificando-se as parcelas conforme a origem: irregularidades, estimativas de leitura/consumo, erros de cadastro, dimensionamento das medições indiretas, pontos de iluminação pública acesos durante o dia, ligações clandestinas e erros de medição associados à exatidão. A Figura 1 apresenta as principais etapas e componentes do estudo.




































Figura 1: Macro Etapas do Projeto


2. Metodologia


O trabalho foi segmentado em diversas partes, em função da necessidade de avaliação das componentes da PNT por Regional, conforme apresentado na figura 1. A PNT da Cemig Distribuição pode ser obtida a partir do somatório das diversas componentes, levando em conta o mercado de cada Regional e extrapolando os dados para o universo Cemig Distribuição.

2.1 Irregularidades e deficiências na Medição de Clientes Cadastrados


Para definição do tamanho das amostras foi utilizado um grau de confiança de 95% e margem de erro de 5%. Optou-se por utilizar um único tamanho de amostra por Regional, mantendo-se um erro máximo de 5%, uma vez que todas as populações eram grandes o suficiente para, no limite, levar a amostra ao mesmo valor.

A partir disso e considerando as características do mercado de cada Regional foi definida a quantidade de unidades consumidoras por tipo de medição em cada Regional. Com base nos dados observados, optou-se por realizar uma amostragem aleatória que estabelece uma forma de seleção fundamentada em um valor K constante para cada Regional e por tipo de medição. Este valor foi obtido pela razão entre o número de consumidores da Regional e o tamanho da amostra. Desta maneira, a partir dos números obtidos foi definido o intervalo entre dois componentes da amostra. Para definição do primeiro elemento da amostra que deveria estar entre 1 e K, foi escolhido o elemento que ocupasse a posição “K/2”.

Foi sorteada uma amostra aleatória de 3.080 clientes espalhados pelas sete Regionais da Cemig Distribuição (Centro, Leste, Mantiqueira, Norte, Oeste, Sul e Triângulo), proporcionalmente aos extratos e características de cada sub-mercado, para inspeção mínima de 2.800 unidades (400 por Regional).

Foram executadas 2.971 inspeções em campo e montado o banco com todos os dados de cadastro, de medição e de consumo dos clientes. Os dados foram, então, preparados e transformados para posterior mineração. Diversas estratificações foram feitas e muitas estatísticas foram calculadas de forma a permitir a caracterização e a classificação dos dados coletados por Regional.

Todos os dados coletados em campo foram armazenados em um banco de forma a possibilitar o seu tratamento, utilizando software especialista que permite a classificação dos mesmos. Foi dada atenção especial aos clientes onde foi encontrada uma irregularidade que justificou a abertura de Termo de Ocorrência de Irregularidade (TOI). Criou-se um banco de dados específico para os clientes com TOI que possibilitou a classificação das ocorrências por Regional, por tipo de ligação e por classe de consumo, conforme Figura 2. Além disso, dentro de um intervalo de confiança de 95%, foram calculadas diversas probabilidades como, por exemplo: abertura de TOI por Regional, abertura de TOI em algumas cidades, abertura de TOI em alguns bairros de algumas cidades, abertura de TOI devido aos diversos tipos de ocorrências encontradas. Foi desenvolvido um software aplicativo que permitiu o cálculo do ganho ou da perda de energia de cada um dos clientes onde houve abertura de TOI. A perda (ou ganho) foi calculada por Regional, por classe de consumo e por tipo de ligação.

2.2 Perda Metrológica de Medição


Na etapa de avaliação de perda metrológica, foram sorteados e retirados os medidores de energia de 10% das unidades inspecionadas no subitem 2.1 para avaliação em laboratório. O objetivo foi encontrar a perda devido a erro metrológico, por tipo de medidor de energia. A perda foi calculada por cliente sorteado, levando-se em consideração o erro médio encontrado, por tipo de medidor instalado.



Figura 2: Ocorrências por Regional por classe e tipo de medidor


2.3 Iluminação Pública Acesa Durante o Dia e Ligações Clandestinas


As etapas de avaliação de perda devido a furto por ligações clandestinas e iluminação pública acesa durante o dia estão em andamento. Todos as ligações (regulares e clandestinos) e pontos de iluminação pública em 560 quarteirões sorteados aleatoriamente em 163 cidades da área de concessão da Cemig Distribuição estão sendo inspecionados. A perda devido à iluminação pública acesa será calculada a partir da potência total de lâmpadas instaladas em cada Regional, estratificando por tipo de lâmpada, consumo e potência de cada uma delas. A perda devido às ligações clandestinas será analisada e determinada caso a caso, por variações de consumo pós-regularização ou por comparação com o consumo de unidades consumidoras similares.

2.4 Erros de Cadastro


Nesta etapa foram avaliados os possíveis erros de cadastro com o objetivo de identificar e avaliar eventual perda de receita. Os erros de cadastro foram avaliados durante a etapa de levantamento e preparação dos dados.

2.5 Estimativas de Leitura


A estimativa de leitura foi definida como o faturamento pelo custo de disponibilidade após 3 meses consecutivos de faturamento pela média, especialmente por impedimento de acesso a medição para leitura. Foi desenvolvido um software aplicativo para cálculo da perda por estimativa de cada um dos 2.971 clientes da amostra efetivamente trabalhada. As características específicas de cada cliente foram consideradas na lógica desenvolvida. O tratamento dos clientes rurais foi um caso muito especial e importante na Cemig Distribuição para cálculo de perdas por estimativa leitura.

2.6 Dimensionamento de Medições Indiretas


A avaliação do dimensionamento das medições indiretas visa avaliar a perda de energia causada por sobre-dimensionamento ou sub-dimensionamento de medidores e/ou de TCs [1], [2], [3], nos clientes com medição indireta, o que está em andamento. A perda (ou ganho) de energia será calculada para cada um dos casos analisados.

3. Resultados

A estratificação da perda não técnica dentro de cada uma das sete Regionais da Cemig Distribuição, separando as diversas componentes, apresentou resultados coerentes e também inesperados.

A perda devida a furto em unidades cadastradas e com medição destacou-se em três Regionais. Em uma delas, foi considerada inesperadamente alta. Em outra, o valor encontrado foi muito abaixo do esperado, gerando inclusive um processo de reinspeção, por amostragem, para confirmação dos resultados encontrados na primeira inspeção. Chamou a atenção que o valor da perda devida aos erros metrológicos de medição nesta Regional apresentou resultado bastante superior ao valor da perda por furto, embora similar ou equivalente ao obtido nas demais Regionais.

A estratificação das ocorrências de furto, por Regional, por classe de consumo e por tipo de ligação, permitiu a observação de padrões de comportamento, indicando, em algumas Regionais, uma clara migração das perdas não técnicas para uma classe de consumidor que não era o alvo principal das inspeções realizadas pela Empresa nos últimos anos.

As perdas devido à estimativa de leitura e aos erros de cadastro não apresentaram valores significativos.

Os histogramas dos erros médios dos medidores de energia retirados de campo e analisados em laboratório mostraram uma tendência de erros negativos, contra a Distribuidora, e que gerou um valor significativo de perda de energia.

O cálculo das perdas devido ao dimensionamento de medições indiretas, à iluminação pública acesa durante o dia e às ligações clandestinas encontra-se em andamento.

A confirmação da validade dessa metodologia para a estimativa da perda não técnica da Cemig Distribuição somente será possível após a determinação de todas as parcelas relevantes da perda comercial, conforme escopo deste projeto, mas os resultados obtidos até então sinalizam que o caminho está correto e é promissor.



4. Conclusão

A execução do projeto de estimativa da perda não técnica da Cemig Distribuição utilizando-se métodos estatísticos e de classificação de dados tem apresentado resultados coerentes e também inesperados.

A determinação da perda comercial em suas diversas parcelas possibilita a estratificação da perda por Regional, por classe de consumo, por tipo de ocorrência, enfim, permite a visualização da perda não técnica de forma a otimizar o processo de Gestão das Perdas Não Técnicas.

A metodologia estatística mostrou-se uma ferramenta adequada e viável para a gestão e para o planejamento das atividades de prevenção e combate às perdas de energia, permitindo o aumento da eficiência na proteção da receita e recuperação de mercado.



5. Referências Bibliográficas

[1] NBR 6856 - Transformador de Corrente - Especificação.

[2] NBR 6821 - Transformador de Corrente - Método de Ensaio.

[3] FILHO, Sólon de Medeiros. Medição de Energia Elétrica. Rio de Janeiro: LTC, 1997.



[4] TRIOLA, Mário F. Introdução à Estatística. Rio de Janeiro: LTC, 2005.

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