Como a ADMS e a DERMS estão oferecendo soluções mais inteligentes para concessionárias de serviços públicos e clientes

Os Sistemas Avançados de Gerenciamento de Distribuição (ADMS) e os Sistemas de Gerenciamento de Recursos de Energia Distribuída (DERMS) são tecnologias cruciais de gerenciamento de rede no moderno sistema de fornecimento de energia atual.

O ADMS integra múltiplos sistemas operacionais de concessionárias em uma plataforma de controle unificada. Ele combina funções como gerenciamento de interrupções, sistemas de supervisão, controle e aquisição de dados (SCADA) e automação da distribuição (DA) para fornecer às operadoras visibilidade e controle em tempo real de toda a rede de distribuição. Essa integração permite que as concessionárias otimizem o fluxo de energia, respondam rapidamente a interrupções e mantenham a confiabilidade em redes cada vez mais complexas.

O DERMS, por sua vez, concentra-se na gestão de recursos energéticos distribuídos (DERs), como energia solar em telhados, armazenamento em baterias, veículos elétricos e ativos de resposta à demanda. Ele permite que as concessionárias monitorem, prevejam, controlem e otimizem esses recursos diversos, muitas vezes de propriedade do cliente. As plataformas DERMS ajudam a coordenar os DERs com a rede elétrica mais ampla, possibilitando recursos como redução de picos de demanda, suporte de tensão e usinas virtuais.

Ambas as tecnologias estão se tornando essenciais porque o modelo tradicional de fluxo de energia unidirecional (das grandes usinas para os consumidores) está dando lugar a um sistema bidirecional e descentralizado. À medida que a energia solar, o armazenamento e outros DERs proliferam, os operadores de rede precisam de software sofisticado para manter a estabilidade, maximizar a integração de energia limpa, adiar atualizações de infraestrutura dispendiosas e possibilitar novas oportunidades de mercado para os proprietários de DERs. Juntos, ADMS e DERMS representam os sistemas de controle necessários para transformar a infraestrutura elétrica obsoleta na rede flexível e resiliente necessária para um futuro energético descarbonizado.

Para entender melhor a tecnologia ADMS e DERMS e como ela pode ser implementada e utilizada com mais eficácia, a POWER conversou com Amy Bartak, gerente de modernização de rede da Burns & McDonnell, e Nathan Brown, diretor de Serviços de Tecnologia Operacional da 1898 & Co., uma empresa da Burns & McDonnell. Suas percepções são compartilhadas abaixo.

PODER: Qual o papel da infraestrutura de comunicações na viabilização de ADMS e DERMS?

Bartak: Sempre que falamos sobre modernização da rede, ou tecnologias associadas a ela, o que temos visto no setor tem sido um grande foco no hardware ou na implantação do sistema. As comunicações ou os componentes de gerenciamento de software de um ADMS ou DERMS muitas vezes não estão incluídos no planejamento original, tornando-se críticos e, às vezes, chegamos a um ponto crítico do caminho: "Estamos nos preparando para implantar os primeiros 50 religadores em campo, mas eles não são monitorados dentro do centro de controle, ou não estamos conseguindo nos comunicar com eles porque a comunicação foi uma ideia secundária". Portanto, tem sido uma perspectiva interessante de preparação do terreno.

Brown: Acho que o interessante sobre comunicação é que você está falando de grandes projetos e investimentos de longo prazo. Telecom leva um tempo considerável — às vezes cinco, 10 ou 15 anos — para implementar diferentes aspectos. Então, se você não estiver pensando nisso — planejando — com antecedência, você está atrasado. Quer dizer, se você tem uma iniciativa de ADMS hoje e não pensou em suas estratégias e planos de telecomunicações, não os definiu e começou a implementar soluções, você está atrasado e não vai se atualizar, ou será muito difícil se atualizar.

Então, eu acho que é uma solução facilitadora. É uma parte facilitadora disso. Leva muito tempo para planejar e implementar, e você realmente precisa dedicar um tempo pensando nisso desde o início. Muitas organizações estão trabalhando na implementação desses sistemas focados no cliente empresarial — no cliente pagante — e, de certa forma, ignoram as soluções facilitadoras que precisam acompanhar isso.

POWER: A maioria das concessionárias de serviços públicos já não implantou sistemas ADMS e DERMS?

Brown: O ADMS vem sendo implantado há mais tempo, mas grande parte dele tem sido implantado em um estado de gerenciamento menos centralizado. Portanto, eles estão recebendo dados dos sistemas, mas não estão realmente gerenciando as coisas de forma centralizada para o ADMS, e isso seria para gerenciar interrupções, responder a interrupções e reduzir o impacto no cliente. Então, o que você está realmente vendo agora é esta próxima fase do ADMS. Eles estão realmente implementando coisas gerenciadas centralmente, que analisam todo o modelo de rede e dizem: "Como podemos ser mais eficientes, eficazes e mover as coisas de uma maneira melhor para dar suporte aos nossos clientes?"

Da perspectiva do DERMS, as coisas são, em geral, muito menos maduras por lá. Ainda temos muitas energias renováveis ​​chegando à rede, e ainda há muita discussão e debate sobre como isso será gerenciado e como será monitorado e mantido centralmente. E, portanto, eles estão mais atrasados ​​nesse aspecto. Há partes disso por aí, mas ainda não é uma colaboração centralizada ou uma solução coordenada.

Bartak: Voltando ao seu ponto, eles já não têm sistemas de comunicação? Sim, têm. Era do tamanho certo? Potencialmente, não. Então, com a grande mudança ou impulso com os medidores avançados, e não ter um leitor de medidores, mas poder coletar dados em determinados pontos e depois trazê-los de volta centralmente — essa era uma espécie de perspectiva da primeira geração.

Tínhamos muita esperança na implantação inicial da AMI [Infraestrutura de Medição Avançada], ou de outras redes mesh, de conseguir que todos esses dispositivos que estávamos instalando se comunicassem. Mas, quando chegou a hora da implementação, o foco foi apenas nas informações de faturamento, e o setor não se preocupou com alguns dos casos de uso ou desafios técnicos para os dispositivos de automação de distribuição ou os dispositivos de controle nas linhas. Para DA, muitas vezes gosto de chamá-la de "implantação com comunicação leve" ou "implantação sem comunicação" de hardware, sensores e outros recursos na rede.

E agora, ao conseguirmos pensar nisso do ponto de vista da comunicação, estamos construindo uma rede mais robusta. Estamos nos concentrando na taxa de transferência. Estamos nos concentrando em quais pontos e qual volume estão retornando a um determinado local para que possamos começar a tomar decisões mais bem informadas.

Então, ao habilitar as comunicações, focar e reunir todo esse panorama, conseguimos aproveitar os dados. Estamos analisando as comunicações para podermos nos conectar a esses dispositivos e visualizar esses estados — para ter uma ideia melhor de como podemos realmente fazer mudanças na rede sem precisar pensar: "Precisamos construir uma nova usina de geração? Precisamos considerar outra coisa? Como podemos trocar os fios?". Assim, conseguimos efetivamente fornecer dados, sob a perspectiva operacional do sistema, de forma holística, sobre o que podemos fazer para garantir que os clientes tenham a melhor experiência possível com sua energia.

PODER: O que é necessário para gerenciar esses sistemas depois que eles forem implantados?

Bartak: O DERMS tem sido único, pois abrange muitas organizações diferentes e força as pessoas a trabalharem mais juntas, em vez de isoladas como as que existem. A longo prazo, estamos vendo uma necessidade maior de recursos adicionais — talvez não recursos em si, talvez o número de funcionários permaneça o mesmo, mas uma reequipamento e um retreinamento desses indivíduos. Quem vai analisar os DERs que estão impactando o sistema nos níveis de distribuição e transmissão? O que estamos analisando da perspectiva das necessidades operacionais, talvez do ponto de vista da sinalização de preços, ou se estamos analisando a resposta à demanda — eficiência energética para redução de picos de carga e como podemos afetar isso?

Trabalhamos com diversas concessionárias para refletir sobre: ​​"Como será a gestão da rede elétrica do futuro?". Portanto, existem algumas funções diferentes. Estamos trazendo alguns planejadores e engenheiros para o centro de controle para ajudar a tomar decisões em tempo real. E então, podemos treinar ou reequipar pessoas que talvez tenham trabalhado como leitores de medidores ou em outras áreas para que agora trabalhem em atualizações e patches de firmware e segurança para um sistema de telecomunicações, seja um firewall ou um switch. Ou podemos ajudar a reequipar aquelas pessoas que precisam sair e solucionar problemas? Ou como podemos mudar esse sistema de pessoal que toma as decisões da perspectiva do ADMS?

E então, o que não é muito discutido é o suporte de TI [tecnologia da informação] necessário. Muitas vezes, as pessoas ficam presas em suas lentes operacionais e não consideram realmente quem precisa manter o sistema de software em funcionamento, e o que isso implica da perspectiva de toda a equipe.

Brown: A questão fundamental é que a colaboração é necessária entre grupos que tradicionalmente não estão acostumados a colaborar. Na minha perspectiva, os sistemas de tecnologia operacional [TO] costumavam ser muito do tipo "configure e esqueça". Comprávamos um dispositivo da GE ou da Schneider. Jogávamos em campo e esperávamos que funcionasse por 20 anos. E, se por algum motivo alguém percebesse que ele parou de funcionar, simplesmente pegávamos um da prateleira, substituíamos o que estava lá fora e jogávamos o antigo fora.

Isso não é mais o caso. Agora, implementamos um sistema, estamos expandindo-o de centenas de dispositivos para dezenas de milhares, além de muita estrutura subjacente para redes, segurança e coisas do tipo. Isso realmente precisa ser gerenciado e mantido. Portanto, precisamos aprender algumas lições na área de TI — o gerenciamento de serviços de TI já existe há muito tempo — sobre como emitir alertas e alarmes, como gerenciar eventos, como gerenciar incidentes e coisas do tipo. Precisamos aplicar isso ao mundo da TO.

Não se trata de um mapeamento individual. Não se trata de "Faça o que a TI fez e aplique à TO". Trata-se de "Aproveite as lições aprendidas com a TI e aplique-as de uma forma que funcione na área de TO". Mas a questão principal é: é preciso gerenciar agora — por questões de segurança, proteção e aspectos operacionais — para garantir que os clientes pagantes recebam o que pediram. Se temos um sistema disponível, mas que funciona apenas 50% do tempo, eles não recebem o que pediram. Portanto, precisamos garantir que estamos gerenciando de acordo com essas expectativas.

PODER: Quais desafios as concessionárias enfrentam quando embarcam em uma implementação de ADMS ou DERMS?

Brown: A primeira coisa que os atinge — e leva um tempo para perceber — é que eles não planejam bem juntos. Então, todos trabalham em grupos diferentes, avançando em ritmos diferentes, com iniciativas diferentes que não são coordenadas. Por isso, dedicamos muito tempo aos nossos clientes e trabalhamos em esforços combinados de planejamento e governança. Falamos sobre: ​​"Tudo bem, sabemos que elaboramos um plano. Sabemos que ele vai mudar. Quando mudar, como garantimos que todos entendam a mudança e concordem com ela, e que escolhamos as prioridades certas?"

Porque, na verdade, você está pegando um monte de grupos que tiveram liberdade para fazer as coisas por conta própria, em seu próprio vácuo, por anos. Agora, eles não podem ter sucesso a menos que coloquemos um pouco dessa estrutura em torno deles — essa governança e essa capacidade de trabalhar juntos, planejar juntos e entregar juntos. Então, o maior desafio é reunir todos sob um plano consistente. E então, entender que os planos vão mudar, e precisamos governar isso, e ter as pessoas certas para tomar as decisões certas para priorizar e repriorizar conforme as coisas mudam ao longo do tempo.

O financiamento é secundário, e não faz parte disso. Cada um busca e aplica metodologias diferentes para obter financiamento. Dependendo do tipo de concessionária, há funções diferentes para isso. Muitas vezes, grupos diferentes buscam financiamento para diferentes partes do projeto, sem pensar em como isso afeta os outros grupos. Vejo isso o tempo todo, por exemplo, quando o grupo de distribuição busca financiamento para implantar uma série de religadores, bancos de capacitores, reguladores de tensão e coisas do tipo, e eles simplesmente presumem que a rede estará pronta. Mas a equipe da rede não solicitou esse financiamento e não tem capacidade de recuperá-lo naquele momento. Então, todos estão se esforçando para descobrir como garantir que tudo seja suportado em conjunto.

Bartak: Ou, o lado da engenharia dirá: "Bem, eu fiz meu piloto usando uma função de celular alugada, então agora vou implementar 10 ou 100 vezes isso com o mesmo modelo". Ninguém está parando para olhar para trás e considerar quanto custará uma taxa mensal de modem celular alugado de uma ATT ou Verizon, e se eu deveria fazer um estudo de caso de negócios para determinar se uma rede privada de propriedade da concessionária custaria menos ao longo do tempo. Enquanto isso, muitas empresas de telecomunicações estão abandonando esses serviços que dão suporte às concessionárias de energia elétrica e pressionando as concessionárias a terem sua própria rede, que elas mesmas terão que gerenciar. E, portanto, ter essas conversas tem sido interessante.

Já vimos diversas vezes que eles tendem a ignorar a parte da capacitação das comunicações. Eles podem ter incluído tudo, desde o componente de hardware, na própria rede. Podem até ter feito a seleção do software de um ADMS e incorporado aqueles US$ 5, US$ 10, US$ 15 milhões necessários para implementar esses sistemas. Mas ainda assim se esquecem da parte das comunicações, o que é uma perspectiva interessante, e é por isso que gostamos de falar sobre os três aspectos como um todo. Não é apenas o hardware, mas também as tecnologias — a solução de software e as comunicações — que realmente tornam a modernização da rede bem-sucedida.

PODER: Quais resultados as concessionárias de serviços públicos podem esperar se investirem em todo o ecossistema necessário para ADMS e DERMS?

Bartak: De cara, a visibilidade. A visibilidade que eles estão começando a ver agora — seja por meio de um DERMS ou apenas mostrando seus DERs no seu ADMS ou no seu EMS [Sistema de Gerenciamento de Energia] — é essa visibilidade do ponto de vista da segurança. Quando pensamos em interrupções — quando uma tempestade se aproxima ou uma interrupção planejada — o foco principal é garantir que possamos devolver a eletricidade aos nossos clientes com segurança. E assim, tendo tudo isso em um único painel, por assim dizer, ou talvez em um Centro de Operações, conseguimos trabalhar com a energização — gerenciamento de ordens de comutação — de forma segura e eficaz.

Isso também lhes dá um pouco mais de poder do ponto de vista da tomada de decisões, talvez para planejamento futuro, para novas subdivisões ou novas atualizações — a capacidade de alterar sua rede e talvez alterar o tamanho do condutor para torná-la mais eficaz. Da perspectiva do DERMS, trata-se, novamente, dessa percepção do que temos, onde podemos controlar, talvez possamos adiar e, em seguida, melhorar os custos de geração ou outros aspectos dessa rede.

Brown: Do lado do ADMS, tudo se resume à resiliência. A resiliência do sistema é um dos principais objetivos que eles buscam, e com razão. Quer dizer, é em torno disso que ele foi construído.

Do ponto de vista do DERMS, a questão se torna um pouco mais interessante, pois pode aumentar a resiliência do sistema. Também pode economizar custos de geração, especialmente ao longo do tempo. Acredito que veremos alguma eficiência à medida que começarmos a monitorar de forma mais avançada a forma como a energia é fornecida pela rede. E seremos capazes de alavancar nossos recursos renováveis ​​implantados pelos clientes.

Estamos vendo cada vez mais microrredes de clientes, ou mesmo sistemas residenciais, sendo conectados à rede. Precisamos ser capazes de monitorar, gerenciar e observar o que isso faz. Mas também podemos usar esses insumos na rede de forma mais eficiente e usá-los para aumentar a confiabilidade e reduzir os custos gerais de energia. Há várias concessionárias de serviços públicos que planejam adiar a geração adicional construída por elas, aproveitando os recursos de renovação baseados nos clientes. E acredito que isso se torne realidade ao longo do tempo.

Bartak: O ADMS e o DERMS ajudam a habilitar funcionalidades avançadas para ter um controle mais automatizado ou gerenciamento de ordens de comutação, FLISR — localização de falhas, isolamento e restauração de serviços. Ser capaz de fazer essas coisas, criar os programas, entender como podemos recuperar mais clientes e ter esses esquemas configurados, com esse programa avançado, permite enviar e despachar com muito mais rapidez.

Ambos os sistemas permitem uma tomada de decisões muito mais importante, o que, no passado, resultaria em um deslocamento de caminhão até uma subestação para, em seguida, operar a linha. Agora, podemos potencialmente ter uma direção melhor: "Ei, vai ser no alimentador A e verificar os vãos 3 e 4, porque acredito que, com base nas interrupções do cliente e na restauração do FLISR, essa será a sua melhor aposta." Então, isso realmente ajuda os solucionadores de problemas em campo.

— Aaron Larson é editor executivo da POWER ( @POWERmagazine ).