Corporate BIP / Grupo TBE

Histórico da relação entre a empresa e o INESC TEC

A experiência com o INESC TEC foi extremamente positiva, a instituição mostrou-se comprometida com a execução de todas as etapas do projeto, mostrando transparência em todas as etapas do projeto, mesmo nos momentos desafiadores a equipa provou-se capaz de contornar problemas que surgiram ao longo da execução do projeto propondo soluções inteligentes para a continuidade dos trabalhos.

Áreas de Negócio

A TBE é um conjunto de nove concessionárias de transmissão de energia elétrica.

Ano em que colaborou com o INESC TEC

A cooperação com o INESC TEC ocorreu entre abril de 2010 e dezembro de 2013.

Título do projeto

TECCON -Tecnologia de sensores em fibras óptica para supervisão, controle e proteção de sistemas de energia elétrica.

Unidade(s) do INESC Porto com que colaborou

INESC Porto

Responsável pelo projeto (INESC TEC)

Pedro Jorge e Mauro Rosa

Testemunho relativo ao Projeto

O projeto TECCON foi concluído com uma série de resultados alcançados tanto no âmbito académico/científico quanto tecnológico.

Acerca das tecnologias de sensores óticos devem ser destacados os resultados para os sensores de corrente elétrica baseados no efeito magnetoótico, sensores de vibração e inclinação. O sensores de corrente elétrica estudados foram de dois tipos: baseado em fibra ótica microestruturada torcida e baseado em prisma de alta sensibilidade ao campo magnético. Para este último houve um protótipo de cabeça sensora e também de um interrogador. Os sensores de vibração baseados em taper e Long Period Bragg gratings (LPG) foram investigados em configurações inovadoras e a sua viabilidade demonstrada em laboratório, tendo resultado publicações científicas. Quanto aos sensores de inclinação, foram investigadas várias tecnologias baseadas em taper, LPG e FBG, sendo obtido um protótipo baseado em FBG, compatível com interrogadores convencionais de grades de Bragg.

Particularmente no desenvolvimento do sensor de corrente elétrica baseada em fibra ótica, uma fibra microestruturada torcida foi desenvolvida juntamente com o aparato de fabricação, um feito inédito. O sensor baseado em fibra ótica enrolada no condutor possui uma estabilidade superior àquele baseado em prisma com percurso ótico aberto e, portanto, constitui um sistema promissor para medida da corrente elétrica em subestações e linhas de transmissão. Ressalta-se que os dois tipos de sensores de corrente elétrica pesquisados não são mutuamente excludentes, mas complementares. O sensor baseado em prisma de alta sensibilidade pode ser utilizado em circunstâncias onde a velocidade é importante em detrimento da precisão como, por exemplo, em aplicações envolvendo ondas viajantes (para deteção de defeitos em linhas de transmissão) e transitórios com componentes de frequência superiores a 1 kHz. Por outro lado, a solução baseada em fibra ótica é mais apropriada para aplicações envolvendo a medição e análise precisa da corrente elétrica, onde erros de medida podem representar prejuízos consideráveis para grandes consumidores ou para a concessionária.

O protótipo de interrogador desenvolvido para o sensor de corrente baseado em prisma apresenta uma frequência máxima de 500 kHz. Este valor está contudo muito abaixo da capacidade intrínseca do sensor (várias dezenas de MHz), tendo sido implementado apenas para  demonstrar a viabilidade do sistema e indicar um caminho tecnológico a seguir. O projeto para interrogador ótico de precisão apropriado para sensores de corrente baseados em fibra foi estudado ao longo do projeto e os possíveis circuitos optoeletrônicos foram considerados. O projeto delineou diversas linhas de pesquisa promissoras. Por exemplo, os sensores de corrente dependem, para o máximo desempenho, de interrogadores apropriados que possam excitar os sensores e realizar corretamente a leitura dos sinais. Considerando as naturezas dos dois tipos de sensores de corrente elétrica, seria necessário um interrogador de alta velocidade para o sensor de prisma, com uma frequência de corte superior a 10 MHz, e um interrogador de precisão para o sensor baseado em fibra ótica para o qual uma frequência de corte de 20 kHz seria suficiente. As investigações para desenvolvimento ou aperfeiçoamento de interrogadores com essas características estão sendo realizadas ao longo do ano de 2014, no âmbito de teses de doutorado que não foram concluídas durante o projeto.

Além dos sensores e interrogadores e respectivas prospeções, o projeto também teve como resultado o desenvolvimento de software para permitir o uso efetivo de redes de sensores óticos mistos em linhas de transmissão e subestações. Um sistema de software com banco de dados para a gestão de redes óticas de sensores não é algo disponível comercialmente. Neste aspeto o projeto foi inovador ao desenvolver estes dois softwares: InterAB e Web, que juntos realizam a aquisição, processamento, persistência, gerenciamento e visualização de dados obtidos a partir de sistemas de interrogação. Experiências com estes softwares realizadas em laboratório e ambiente real indicam que o sistema é suficientemente robusto e flexível, suportando faltas por parte de sensores e interrogadores sem que isso resulte em inconsistências do banco de dados. Além disso, o sistema foi equipado com pelo menos duas técnicas de filtragem de dados de sensores óticos para a redução do volume de dados no banco, mas sem alterar a qualidade da informação processada. O sistema também prevê a capacidade de realizar diagnósticos automatizados graças a um motor Fuzzy embutido. Novas funcionalidades podem ser incluídas, pois os softwares foram desenvolvidos como um framework. Portanto, o sistema está preparado para que novos interrogadores óticos sejam adicionados, particularmente os novos interrogadores para a leitura dos sensores de corrente elétrica desenvolvidos ou estudados neste projeto.

O projeto TECCON foi, portanto, uma soma de esforços em busca de um sistema completo para monitorização de subestações e linhas de transmissão de energia elétrica. Sensores, interrogadores e softwares foram desenvolvidos. A próxima etapa seria reunir as várias componentes do sistema e realizar testes em laboratórios de alta tensão. A combinação da tecnologia desenvolvida no TECCON, com um novo isolador com fibra construído no Brasil poderão, constituir um desafio interessante num projeto “cabeça de série”. O projeto abriu novas possibilidades e desafios tecnológicos que constituem temas para trabalhos futuros promissores:

• Desenvolvimento de interrogadores óticos com circuitos optoeletrônicos dedicados e sistemas de aquisição especializados aos dois tipos de sensores ópticos de corrente elétrica investigados neste projeto;

• Aperfeiçoamento do sistema de software de gestão de redes óticas de sensores e adaptação do código para a interação com interrogadores óticos para sensores de corrente elétrica investigados no projeto;

• Estudos para o uso de sensores óticos de corrente elétrica para a deteção de faltas através da análise de ondas viajantes;

• Qualificação dos sensores óticos e interrogadores em laboratório de alta tensão;

• Desenvolvimento de inclinômetros e sensores de vibração utilizando tapers ou grades de período longo (LPG);

• Desenvolvimento de um isolador para linhas de alta tensão acima de 100 kV que possua fibras óticas passantes.