Smart Grids e Microredes O Futuro já é Presente

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COPPE/UFRJ, Programa de Engenharia Elétrica, C.P. 68504, 21941-972 Rio de Janeiro RJ 
falcao@nacad.ufrj.br 
 
 
 
 
 
SMART GRIDS E MICROREDES: O FUTURO JÁ É PRESENTE 
 
DJALMA M. FALCÃO 
COPPE/UFRJ 
BRASIL 
RESUMO 
Os sistemas de energia elétrica, em seus pouco mais de cem anos de existência, quase não 
alteraram sua concepção estrutural. Grandes centrais geradoras produzem energia elétrica 
que é transmitida aos centros de consumo por um sistema de transmissão e, nesses 
centros, a energia é distribuída aos consumidores em vários níveis de tensão. A rede de 
transmissão garante uma operação mais econômica e segura pela otimização das fontes de 
energia e reprogramação dessas fontes em casos de emergências. 
Esta concepção de sistemas de energia elétrica está prestes a sofrer uma grande 
modificação. Na opinião de alguns, esta modificação já está ocorrendo em vários países. A 
viabilidade econômica de fontes de energia de pequeno porte, avanços na tecnologia de 
informação e comunicação de dados, a disponibilidade de instrumentos de medição, 
sensoriamento e controle inteligentes, vêm proporcionando a introdução de duas 
concepções, não exclusivas, de estruturas de sistemas de energia elétrica: Smart Grids e 
Microredes. 
O presente artigo propõe-se a apresentar uma introdução ao estado-da-arte nos temas de 
Smart Grids e Microredes, descrevendo os principais desenvolvimentos já disponíveis 
internacionalmente e uma análise das possibilidades de utilização dos mesmos no país. O 
artigo tratará, ainda, das atividades de pesquisa e desenvolvimento que se fazem 
necessárias para que as tecnologias mencionadas possam ser utilizadas pelas empresas 
brasileiras. 
 
PALAVRAS CHAVE 
Smart grids, microredes, smart meters, automação da distribuição, medição eletrônica, 
PMU. 
2 
 
Introdução 
Sistemas de energia elétrica existem como tal há pouco mais de 120 anos. Em sua infância, 
esses sistemas confrontaram-se com o dilema de um desenvolvimento distribuído ou 
centralizado. A primeira vertente, defendida por Thomas Alva Edison, preconizava o 
atendimento da demanda através de instalações de corrente contínua, nas quais os 
geradores (dínamos) localizavam-se próximos aos pontos de consumo. A segunda opção, 
defendida pelo jovem Nikola Tesla, com suporte de George Westinghouse, propunha a 
construção de centrais geradoras próximas às fontes de energia primária (rios ou minas de 
carvão) e transmissão a longas distâncias (para a época), utilizando corrente alternada e 
transformadores. A solução vitoriosa, por razões que não cabem ser discutidas aqui, mas 
estão bem explicadas em [1], é conhecida de todos. 
Durante quase um século, os sistemas de energia elétrica cresceram e evoluíram 
tecnologicamente, porém mantendo o paradigma proposto por Tesla e Westinghouse. As 
centrais geradoras ficaram cada vez maiores e os sistemas de transmissão elevaram sua 
tensão nominal, para atender as grandes distâncias e os grandes blocos de potência 
transmitidos. Os sistemas isolados se interligaram para usufruir das vantagens de maior 
segurança e economia, a transmissão em corrente contínua ressurgiu como opção para 
grandes distâncias graças ao desenvolvimento da eletrônica de potência, a qual também 
permitiu a introdução dos dispositivos FACTS. Progressos notáveis foram introduzidos 
também na proteção e controle dos sistemas, as quais se valeram da evolução da 
tecnologia da eletrônica digital e da informática. 
Uma primeira alteração de paradigma iniciou-se por volta da década de 80 com a introdução 
do conceito de produtor independente, para acomodar a vantagem econômica de novos 
equipamentos de geração, que evoluiu para propostas de reestruturações completas do 
setor elétrico, as quais foram implementadas em vários países, com maior ou menor 
intensidade [2] A reestruturação do setor elétrico introduziu mudanças consideráveis na 
forma de produção e comercialização da energia elétrica, principalmente no atacado, mas 
trouxe poucas alterações nas características tecnológicas do sistema. Também, a 
comercialização da energia no varejo, particularmente no tocante aos consumidores 
residenciais, sofreu alterações menores, restritas a poucos países. Uma novidade 
tecnológica importante foi a generalização do uso da geração distribuída, particularmente 
conectada aos sistemas de distribuição. Também digna de nota foi a introdução de novas 
fontes de energia tais como a eólica, biomassa, solar, etc., ainda que essas chamadas 
fontes alternativas tivessem limitada capacidade de competição do ponto de vista 
econômico. O processo de reestruturação do setor elétrico apresenta-se como irreversível 
na maioria de suas modificações, embora suas vantagens sejam discutíveis em vários 
aspectos. Um ponto no qual a reestruturação certamente não apresentou vantagens 
aparentes foi na segurança do sistema, pois blecautes de grandes proporções continuam 
acontecendo, mesmo nos países desenvolvidos, indicando que o sistema elétrico atual é 
intrinsecamente vulnerável a esse tipo de falha catastrófica [3] . 
Presentemente, percebe-se a introdução de mudanças de natureza tecnológica, estrutural e 
regulatória, que têm o potencial para uma nova alteração do paradigma. Essas mudanças 
acontecem tanto ao nível do grande sistema (grandes unidades de geração e transmissão) 
quanto nos pequenos sistemas (sistema de distribuição, geração distribuída, microgeração e 
uso final). Em particular, as mudanças incorporam um conceito tanto novo quanto 
revolucionário: o poder de o consumidor decidir sobre seu consumo, e até contribuir para o 
atendimento dos demais consumidores pela venda de energia ao sistema. As mudanças são 
movidas pela incorporação maciça de tecnologia de computação e comunicação ao controle 
e supervisão dos sistemas de energia elétrica, pela introdução de novos dispositivos para 
geração e microgeração, pela conscientização da vulnerabilidade dos sistemas atuais a 
situações catastróficas (blecautes), inaceitáveis por uma sociedade altamente dependente 
da continuidade e qualidade do suprimento de energia elétrica, e pela consciência sócio-
3 
 
 
ambiental, cada vez mais presente nas decisões da sociedade moderna. Este artigo 
apresenta uma revisão crítica das principais tendências presentes nessa mudança. Em 
particular, serão comentados dois dos conceitos mais importantes nesse movimento: Smart 
Grids e Microredes. 
Cenário e Motivação 
Um livro recente [4] , de grande repercussão, considera os sistemas elétricos atuais 
totalmente anacrônicos e com potencial para causar grandes danos à sociedade. Em 
particular, para fazer um contraponto com a crise do mercado financeiro americano, refere-
se a esses sistemas como um equivalente elétrico da “subprime mortgage.” Exageros à 
parte, muitos estudiosos do assunto consideram que, apesar dos bons serviços prestados à 
sociedade até agora, os sistema de energia elétrica deixaram de incorporar muitos avanços 
tecnológicos, disponíveis a custo relativamente baixo, e que poderiam proporcionar níveis 
de confiabilidade e qualidade de suprimento mais adequados à sociedade digital em que 
vivemos. O homem é capaz de controlar um robô em Marte, porém, em muitos casos, 
depende de telefonemas de consumidores desesperados e deslocamentos de turmas de 
manutenção para restaurar o fornecimento de energia em pequenas áreas de uma grande 
cidade. 
Outra área de críticas aos sistemas atuais localiza-se na forma de produzir a energia 
elétrica. As grandes centrais geradoras sejam hidrelétricas, termelétricas convencionais ou 
nucleares, apresentam cada vez mais dificuldades para sua construção devido aos impactos 
sócio-ambientais que inevitavelmente causam. O mesmo pode-se dizer dos grandes 
sistemas de transmissão. Alternativas de geração distribuída, utilizando fontesnão 
convencionais de energia, cada vez mais se tornam competitivas se consideramos não 
apenas o custo econômico, mas também vantagens de outras naturezas. Novas 
tecnologias, como o carro elétrico híbrido plug-in (Plug-In Hybrid Electric Vehicle – PHEV), 
estão próximas de se tornarem de uso generalizado e apresentam potencial para 
armazenamento de grandes blocos de energia produzidos por fontes renováveis não 
despacháveis [5]. 
Finalmente, a possibilidade de alterar a demanda de energia através da disponibilização de 
equipamentos de medição e controle do consumo/produção de energia (Smart Meters) tem 
o potencial de alterar profundamente o perfil da demanda, tornando a mesma um elemento 
do planejamento da operação e expansão do sistema. Este fenômeno, denominado de 
empoderamento1 do consumidor, dá ao consumidor de energia elétrica uma voz ativa no 
processo de geração, transporte e consumo de energia elétrica e, é considerado por muitos, 
o fator principal da mudança de paradigma que se aproxima. 
Os fatores motivadores da introdução das modificações nos sistemas de energia elétrica 
estão sintetizados na Figura 1. 
Smart Grid2 
A expressão Smart Grid deve ser entendida mais como um conceito do que uma tecnologia 
ou equipamento específico. Ela carrega a idéia da utilização intensiva de tecnologia de 
informação e comunicação na rede elétrica, através da possibilidade de comunicação do 
estado dos diversos componentes da rede, o que permitirá a implantação de estratégias de 
controle e otimização da rede de forma muito mais eficiente que as atualmente em uso. 
 
 
1 Empoderamento é uma adaptação recente, já bastante utilizada, da palavra da língua inglesa 
empowerment, a qual significa dar poder ou autoridade a alguém. 
2 A tradução literal de Smart Grid é algo como Rede Inteligente ou Rede Esperta. Como não existe ainda um uso 
consagrado em Português, o autor prefere manter a expressão em Inglês. 
Confiabilidade e 
Qualidade do 
Suprimento 
Sustentabilidade 
Sócio-Ambiental 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uma tentativa abrangente de definição do conceito, apresentada em [6] , é: 
A expressão Smart Grid pode ser entendida como a sobreposição dos sistemas 
unificados de comunicação e controle, à infra-estrutura de energia elétrica existente, 
para prover a informação correta para a entidade correta (equipamentos de uso final, 
sistemas de controle de T&D, consumidores, etc.), no instante correto, para tomar a 
decisão correta. É um sistema que otimiza o suprimento de energia, minimizando 
perdas de várias naturezas, é auto-recuperável (self-healing), e possibilita o 
surgimento de uma nova geração de aplicações energeticamente eficientes. 
Algumas das características geralmente atribuídas à Smart Grid são [4][7]: 
• Auto-recuperação: capacidade de automaticamente detectar, analisar, responder e 
restaurar falhas na rede; 
• Empoderamento do Consumidor: habilidade de incluir os equipamentos e comportamento 
dos consumidores nos processos de planejamento e operação da rede; 
• Tolerância a Ataques Externos: capacidade de mitigar e resistir a ataques físicos e ciber-
ataques; 
• Qualidade de Energia: prover energia com a qualidade exigida pela sociedade digital; 
• Acomodar uma Grande Variedade de Fontes e Demandas: capacidade de integrar de 
forma transparente (plug and play) uma variedade de fontes de energia de várias 
dimensões e tecnologia; 
• Reduzir o impacto ambiental do sistema produtor de eletricidade: reduzindo perdas e 
utilizando fontes de baixo impacto ambiental; 
• Viabilizar e beneficiar-se de mercados competitivos de energia: favorecer o mercado 
varejista e a microgeração. 
Essas características poderão ser alcançadas através da introdução das seguintes áreas de 
inovação tecnológica [4] : 
• Automação e controle digital da rede elétrica, utilizando controles eletrônicos inteligentes, 
capazes de antecipar-se a perturbações e corrigi-las antes que as mesmas ocorram; 
• Introdução de medição inteligente com a capacidade de funcionar como um portal 
inteligente do consumidor que permitirá a disponibilização de sinais de preço e outras 
informações; 
• Integração de um grande número de fontes de geração e armazenamento de energia de 
pequena e média capacidade, intermitentes ou contínuas, permitindo ao consumidor 
comprar e vender energia da rede. 
A viabilização do conceito de Smart Grid é possível através das seguintes áreas 
tecnológicas: 
Figura 1: Fatores motivadores da introdução de Smart Grids e Microredes. 
Enpoderamento 
dos Consumidores 
(Enpowerment) 
Estrutura Regulatória e 
de Mercado Favoráveis 
• Dispositivos de Eletrônica de Potência: dispositivos capazes de controlar o sistema de 
energia elétrica com a velocidade e precisão dos microprocessadores, porém atuando em 
níveis de potência milhões de vezes maior; 
• Geração Distribuída e Microgeração: localização da geração próxima ao uso final, com 
potencial para melhorar a confiabilidade e segurança de comunidades e consumidores 
individuais; 
• Dispositivos de Armazenamento de Energia: melhoram o suprimento a carga sensíveis a 
flutuações na qualidade de energia da rede; 
• Sistema Integrado de Comunicação: permite comunicação instantânea entre todos os 
equipamentos críticos do sistema, permitindo o monitoramente, controle e correção; 
• Sensores: redes de sensores inteligentes. 
Segmentos da Aplicação de Smart Grid 
A tecnologia Smart Grid se aplica aos vários segmentos que compõem o sistema de energia 
elétrica com maior ou menor intensidade. Além disso, algumas técnicas hoje consideradas 
como integrando esse conceito surgiram antes mesmo do conceito ser identificado e 
nomeado. O processo de automação do sistema elétrico é antigo e tem sido desenvolvido 
ao longo dos anos. Entretanto, o enorme desenvolvimento das tecnologias de informação e 
comunicação ocorridos nos últimos anos, aliado a mudanças estruturais na organização dos 
sistemas elétrico e fatores sócio-ambientais, vêm produzindo modificações substanciais 
nesse processo. A seguir são apresentadas breves introduções ao conceito de Smart Grid 
aplicados aos vários segmentos do sistema elétrico, como ilustrado na Figura 2. 
 
Automação da 
Transmissão 
Automação da 
buição Distri
Infraestrutura de 
Comunicações
Automação das 
Subestações 
Integra
Prosumido
 
 
 
 
 
ção de 
r e AMI 
Figura 2: Segmentos da tecnologia Smart Grid. 
 
 
Automação da Transmissão 
Os conceitos de Smart Grid são introduzidos no sistema de Transmissão através dos 
esquemas de monitoração, controle e proteção sistêmicos (Wide Area Monitoring, Protection 
and Control – WAMPACs). A grande diferença desses sistemas em relação aos 
convencionais é que esses últimos utilizam basicamente uma lógica local operando sobre 
informações locais enquanto que os primeiros introduzem a visão do sistema como um todo. 
A utilização desses sistemas é possível devido aos avanços em tecnologia de comunica- 
ções, computação, serviços da Web, e a instalação de unidades de Medição Fasorial 
Sincronizada3 (PMUs) [8]. 
As aplicações já em uso ou em desenvolvimento são: 
5 
 
 
3 Phasor Measurement Units (PMUs) são unidades capazes de adquirir medidas de fasores de tensão 
e corrente, com taxas de amostragem de até 60 fasores por segundo, sincronizadas por um sinal de 
tempo fornecido pelo sistema GPS (Global Positioning System). 
6 
 
• Sistemas Especiais de Proteção: sistemas de proteção sistêmica; 
• Utilização de Informação diretas de PMUs: monitoração e controle de defasamento 
angular, oscilações inter-áreas, estabilidade de tensão, etc. 
Automação da Distribuição 
Os sistemas de distribuição são aqueles que estão sendo mais beneficiados pela tecnologia 
Smart Grid.A principal área de aplicação é a utilização de medição eletrônica. Os medidores 
eletrônicos acrescentam uma série de novas funcionalidades ao antigo medidor 
eletromecânico de kWh, constituindo-se em um Smart Meter, o qual abre a possibilidade de 
inovações importantes, tais como: 
• AMR (Automatic Meter Reading): é um sistema de coleta automática de dados de 
medidores de energia e transferência para um sistema centralizado de processamento de 
dados. Esse sistema economiza nas despesas com pessoal para leitura e transcrição de 
dados de consumo de energia e proporciona uma melhor acurácia na informação. A 
transmissão da informação pode ser realizada por diferentes redes de comunicação, 
incluindo sistemas wireless (WiFi, WiMax, Zigbee, etc.), PLC (Power line communica-
tions), etc. 
• AMI (Advanced Metering Infrastructure): representa um avanço em relação ao AMR pois, 
além de coletar as informações, o sistema também permite analisar a demanda e influir 
na resposta da demanda através da disponibilização de sinais de preços e atuação em 
dispositivos nas instalações dos consumidores. Para tanto, o sistema requer a comunica-
ção da informação nos dois sentidos, entre a concessionária e as instalações do com-
sumidor e vice-versa, e um sistema de processamento de dados mais elaborado. 
Além das aplicações acima, o conceito de Smart Grid nos sistemas de distribuição inclui, 
entre outras, também: 
• Detecção e isolamento automático de faltas, reconfiguração e restauração de serviço; 
• Controle coordenado de tensão e fluxo de reativos; 
• Integração da geração distribuída e da microgeração. 
Automação das Subestações 
As subestações constituem pontos de interconexão da rede elétrica nos quais ocorrem 
importantes operações de controle e proteção, além de serem utilizadas também como 
pontos de aquisição de medidas e informações sobre o estado dos equipamentos. Até 
pouco tempo, essas funções vinham sendo exercida por sistemas distintos de monitoração, 
controle e proteção, tais como o sistema SCADA, medidores, relés e oscilógrafos. A 
tendência atual é pela integração dessas funções através de tecnologia genericamente 
denominada de Automação de Subestações. Essa tecnologia baseia-se em: 
• Dispositivos Eletrônicos Inteligentes – IEDs (Intelligent Electronic Devices): capazes de 
produzir dados operacionais e para fins comerciais, com múltiplos canais de 
comunicação, múltipals aplicações e protocolos. 
• Padronização: utilização de protocolos padrões de comunicação e transferência de dados 
tais como IEC 61850, CIM, XML, etc. 
• Comunicações: utilização de fibras óticas e sistemas wireless, baseados no protocolo IP. 
A automação das subestações tem um papel importante na aplicação do conceito de Smart 
Grid por permitir a implantação de estratégias distribuídas de monitoração, controle e 
proteção sistêmica da rede. 
7 
 
 
Integração dos Prosumidores4 e AMI 
A introdução do conceito Smart Grid traz como uma de suas principais bandeiras o já citado 
empoderamento do cliente da rede de energia elétrica. Esta mudança de papel é 
proporcionada, do ponto de vista tecnológico, pela introdução dos medidores inteligentes e 
do sistema AMI referidos acima. Modificações na estrutura regulatória e tarifária são 
também necessárias para viabilização do novo paradigma. Os principais pontos da mudança 
de paradigma são: 
• Sistemas de geração distribuída, microgeração e geração combinada de energia elétrica 
e calor/frio, capazes de reduzir substancialmente o consumo visto pela rede e, 
eventualmente, fornecer energia para a mesma; 
• Capacidade de controlar e otimizar a demanda, e a geração local, através da Internet e 
outros mecanismos de comunicação e processamento de informações; 
• Resposta em tempo-real a sinais de preços da energia e solicitações de redução da 
demanda para auxiliar a segurança do sistema da concessionária; 
Várias das novidades tecnológicas acima referidas são reunidas de forma sistêmica nas 
chamadas Microredes descrita com maiores detalhes na seção seguinte. 
Microredes 
O conceito de Microredes (Microgrids) se enquadra na concepção geral de uma Smart Grid, 
tendo em vista que proporciona aumento nos níveis de confiabilidade, economia e qualidade 
ambiental, mediante a introdução de novas técnicas de automação e comunicação, em um 
novo ambiente regulatório e de mercado. Entretanto, as Microredes, por si só, apresentam-
se como uma inovação tecnológica de grande impacto. 
A idéia fundamental das Microredes [9], [10] e [11] deriva da expansão da utilização da 
geração distribuída. Geradores isolados, conectados à rede elétrica próximos aos pontos de 
consumo e em diversos níveis de tensão, podem causar problemas de difícil solução, o que 
acarreta restrições de conexão bastante rígidas por parte das concessionárias. 
As Microredes representam uma forma mais eficiente, segura e gerenciável para a conexão 
de grande número de geradores de pequeno e médio porte aos sistemas atuais. Através do 
conceito de Microredes, grupos de geradores distribuídos e respectivos grupos de cargas 
associadas são vistos como um sistema (subsistema) elétrico independente. Este 
subsistema elétrico opera normalmente conectado ao sistema de uma concessionária, com 
um fluxo de energia positivo ou negativo entre os mesmos, correspondentes à compra ou 
venda de energia. Durante perturbações da rede, a Microrede pode desconectar-se da 
mesma e continuar alimentando parcial ou totalmente sua carga própria. Após o 
restabelecimento da condição normal de operação da concessionária, a Microrede conecta-
se novamente à mesma, de forma suave e sem transtornos para os seus clientes. 
As fontes de energia mais apropriadas para a formação de uma Microrede são pequenas 
unidades do tipo microturbinas, painéis fotovoltaicos e células a combustível. Essas fontes 
são conectadas à Microrede através de interfaces baseadas em eletrônica de potência. 
Também possíveis de utilização são pequenas turbinas a gás, motores a diesel ou gás e 
geradores eólicos. A utilização combinada de geração de energia elétrica e calor/frio 
também constitui elemento importante na concepção das Microredes. 
Para atingir a característica de operação descrita acima, a Microrede deve ser dotada de 
equipamentos e técnicas de controle que permitam alterações da configuração interna e 
externa, aumentos e reduções da energia adquirida da concessionária, controle de tensão e 
 
4 Prosumidor é derivado do termo prosumer, cunhado por Alvin Toffler em seu livro A Terceira Onda, 
que no contexto dos sistemas elétricos define um consumidor que também tem a capacidade de 
produzir energia e, eventualmente, disponibilizá-la a outros consumidores através da rede. 
8 
 
potência reativa, etc., de forma adequada, sem transtornos para os consumidores na 
Microrede ou perturbações na rede da concessionária. Isto pode ser alcançado pelo uso dos 
conversores conectados às fontes e outros dispositivos de eletrônica de potência 
distribuídos pela rede. 
Na Figura 3 é mostrada a estrutura típica de uma Microrede. Várias fontes de energia estão 
instaladas nessa Microrede. Por exemplo, no alimentador A existe uma microturbina, uma 
célula a combustível e painéis fotovoltaicos. No alimentador B, existe um motor de 
combustão interna (gás ou diesel), operando em conjunto com um sistema de geração de 
energia elétrica e calor/frio, e um conjunto de baterias para armazenamento de energia. 
Nesses dois alimentadores estão localizadas as cargas prioritárias que devem ser atendidas 
parcialmente ou integralmente quando do desligamento da rede da concessionária. Essas 
cargas, também, são aquelas que exigem uma qualidade de suprimento de energia acima 
daquele normalmente oferecido pela concessionária. O alimentador C não possui geração 
própria e, portanto,concentra as cargas com baixa prioridade de atendimento e exigências 
de qualidade da energia. 
Fontes de energia como microturbinas, células a combustível e painéis solares, assim como 
baterias, devem ser conectadas à Microrede através de conversores. Estes, além de 
converter a energia produzida por essas fontes para o usual sistema CA de 60Hz e trifásico, 
permite um controle preciso de várias grandezas elétricas. 
Na Microrede mostrada na Figura 3, o sistema de controle é constituído por um Centro de 
Gerenciamento da Microrede (CGMR), Controladores de Fontes (CF) e Controladores de 
Cargas (CC). Além desses equipamentos, existe um Dispositivo de Conexão/Reconexão 
(DCR), o qual tem o papel de facilitar as atividades de ilhamento e reconexão da Microrede 
ao sistema da concessionária. 
O CGMR atua no nível superior de controle da Microrede, executando as seguintes funções: 
• Gerenciar a energia comprada/vendida de acordo com estratégia previamente definida; 
• Previsão de carga em curto prazo; 
• Prover as referências (set points) de potência ativa e tensão terminal para os geradores 
da rede: despacho de potência ativa e controle de tensão; 
• Garantir que as cargas de energia elétrica e calor/frio sejam atendidas adequadamente; 
• Minimizar emissões e perdas; 
• Maximizar a eficiência operacional dos geradores da Microrede; 
• Prover controle e lógica de ilhamento e restauração do suprimento durante perturbações 
na rede da concessionária. 
Os CFs atuam nos conversores, ou diretamente nas fontes, para ajustar a potência ativa e o 
módulo da tensão terminal do gerador. Os CGs, por sua vez, atuam nas cargas através da 
conexão/desconexão de certos equipamentos em determinados períodos pré-estabelecidos 
ou, então, para aliviar uma condição de operação desfavorável da Microrede [12]. 
As linhas pontilhadas em azul na Figura 3, representam canais de comunicação entre o 
CGMR e os CFs, CCs e o DCR, mediante os quais o CGMR implementa o controle 
centralizado da rede. Essa filosofia de controle, entretanto, não é a única possível. 
Propostas de controle descentralizado de Microredes existem e podem apresentar 
vantagens em relação à versão centralizada. Por exemplo, em [9] é proposta uma estratégia 
de controle que permite os controladores locais (CFs e CCs) atuar de forma independente 
no controle das malhas de freqüência/potência ativa e tensão/potência reativa, utilizando o 
fato dos conversores serem capazes de responder a variações da carga em uma 
determinada maneira, sem a necessidade de receber informações de outros pontos da 
Microrede. Esta forma de controle leva a Microrede a operar no modo Plug&Play, ou seja, 
fontes podem ser adicionadas à rede sem a necessidade de reconfigurar a estratégia de 
controle. Neste caso, quando a Microrede estiver desconectada da concessionária, o CGMR 
não é utilizado a não ser para reconexão da Microrede à rede principal. 
 
9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cenário Internacional 
Esforços para a introdução do conceito de Smart Grid vêm ocorrendo em várias partes do 
mundo. Em geral esses esforços têm sido apoiados por associações com participação da 
indústria tais como GridWise, Modern Grid Initiative (DOE) e IntelliGrid (EPRI) nos Estados 
Unidos e Smart Grid Europe na Europa. Iniciativas similares podem ser encontradas na 
Austrália, China e Japão. No caso dos Estados Unidos, o recém empossado governo do 
Presidente Obama anunciou a destinação de cerca de US$ 4 bilhões para projetos de 
pesquisa e desenvolvimento visando a modernização do sistema de energia elétrica 
americano. 
O leque de participação de empresas de grande porte no negócio de Smart Grid é bastante 
amplo. Além das tradicionais empresas de tecnologia de energia elétrica (ABB, Siemens, 
Areva, etc.) encontram-se também empresas da área de informática, tais como IBM, Oracle, 
Cisco, etc., além de um grade número de empresas de base tecnológica de menor porte. 
Recentemente, a Google anunciou sua entrada nesse negócio através do sistema piloto 
Google PowerMeter. Várias organizações não-governamentais também têm dedicado 
grande esforço na divulgação das idéias de Smart Grid. Uma das mais destacadas é o 
Galvin Electricity Institute nos Estados Unidos. 
Alguns exemplos, de diferentes amplitudes e profundidade, de aplicações do conceito de 
Smart Grid em várias partes do mundo são: 
• Itália: A Enel tem operando remotamente, através de um sistema de gerenciamento 
automático, cerca de 31 milhões de medidores eletrônicos (Telegestores). Está prevista a 
instalação de medidores eletrônicos para todos os consumidores até 2011. 
• Portugal: A EDP, em consórcio com institutos de pesquisa e empresas de base 
tecnológica, está desenvolvendo o projeto InovGrid cujo objetivo é desenvolver um novo 
sistema elétrico de distribuição inteligente. O projeto prevê um ciclo completo, incluindo a 
telegestão de energia (baseada no terminal inteligente do consumidor – Energy Box), 
integração da microgeração na rede e aumento da inteligência de serviço da rede. 
Figura 3 - Configuração típica de uma Microrede. 
A 
B 
CGMR 
C 
DCR Disjuntor Controlador de Fonte Controlador de Carga
10 
 
• Estados Unidos: A primeira Cidade Smart Grid do mundo em desenvolvimento pela Xcel 
Energy em Boulder, Colorado. A Duke Energy desenvolve projeto de longo alcance com 
aplicações já implementadas em sua área de concessão. O projeto de demonstração de 
uma smart-microgrid em desenvolvimento no Illinois Institute of Technology (IIT) em 
Chicago. A futurística comunidade de Mesa del Sol, Novo México, em colaboração com 
Sandia National Laboratories, prevê uso intensivo do conceito Smart Grid e energia solar. 
Cenário Nacional 
Ao nível do grande sistema, esquemas especiais de proteção têm sido implementados no 
sistema elétrico brasileiro os quais podem ser classificados dentro da categoria geral de 
Wide Area Protection Schemes [12]. Recentemente o ONS iniciou estudos visando a 
instalação de unidades de PMUs em pontos estratégicos do sistema interligado nacional 
com o objetivo, entre outros, de melhorar a capacidade de oscilografia e estimação de 
estado. Ainda dentro desse projeto, o ONS e o Cepel vêm realizando um trabalho de 
pesquisa conjunto visando o desenvolvimento de aplicações de PMU na segurança do 
sistema [13]. 
A UFSC, em conjunto com um fabricante nacional, desenvolve um projeto piloto de medição 
fasorial sincronizada na baixa tensão, que objetiva a aquisição de conhecimento e 
experiência no uso dessa tecnologia [14] . A COPPE/UFRJ, em colaboração como o CESI, 
vem desenvolvendo uma metodologia de detecção on-line da proximidade de colapso de 
tensão utilizando medição fasorial sincronizada [15]. 
Na área de distribuição de energia elétrica [16], a Ampla realiza trabalho pioneiro na 
utilização de medição eletrônica centralizada objetivando, principalmente, a redução de 
perdas comerciais, com resultados expressivos. A Eletropaulo estabeleceu um plano de 
negócios para Smart Grid, cobrindo aplicações em subestações, redes, transformadores, 
medição eletrônica e recomposição automática. A Light está implementando um sistema 
AMR para 150 mil clientes. A Cemig vem desenvolvendo uma iniciativa estratégica com 
vistas à busca de novo patamar tecnológico para o sistema elétrico baseada na tecnologia 
IntelliGrid, desenvolvida pelo EPRI. Os objetivos são o aumento da eficiência operacional e 
redução de perdas técnicas e comerciais e visa a implantação de um plano diretor de 
automação, proteção e medição de energia. A Celg tem desenvolvido trabalhos na área de 
PLC para aplicações de Smart Grid e serviços de comunicações de dados. O CPqD utiliza 
sua larga experiência em comunicações no desenvolvimento de projetos de coleta e 
transporte de informações nas redeselétricas. 
Por último, mas de grande relevância, deve-se ressaltar o trabalho da APTEL em projetos 
pilotos como o Opera, Samba e a Vila Digital de Barreirinhas, visando o estudo de 
tecnologia PLC, BPL e outras. 
Recentemente, a Aneel lançou uma consulta pública para estabelecer o posicionamento da 
Agência em relação à questão da medição eletrônica em baixa tensão [17]. 
Oportunidades de Pesquisa e Desenvolvimento 
A implantação da tecnologia Smart Grid no país exigirá um grande esforço de pesquisa e 
desenvolvimento. Apesar do esforço em desenvolvimento no exterior, cujos resultados 
encontram-se em grande parte disponíveis na literatura, existe a necessidade da adaptação 
dos mesmos às condições locais e desenvolvimentos próprios para atender as necessida-
des específicas do país. 
Alguns dos temas relevantes são: 
• Guia de inovação tecnológica (roadmap) em Smart Grid e Microredes para o Brasil; 
• Impacto da proliferação de geração distribuída, microgeração e técnicas de armazena-
mento de energia no sistema elétrico; 
• Problemas de conexão de fontes alternativas às redes de transmissão e distribuição; 
11 
 
• Aspectos técnicos e comerciais das Microredes; 
• Esquemas de gerenciamento da demanda (resposta da demanda); 
• Aplicações de medição fasorial sincronizada em monitoração, controle e recomposição 
dos sistemas de transmissão; 
• Automação da distribuição; 
• Aspectos econômicos e regulatórios para implantação da tecnologia Smart Grid e 
Microredes; 
• Sistemas de comunicações para automação da rede elétrica (PLC, BPL, etc.) e wireless. 
Conclusões 
Este artigo apresentou uma introdução ao tema de Smart Grid e Microredes e seus impactos 
no desenvolvimento dos sistemas de energia elétrica na primeira parte do século XXI. Esses 
novos conceitos, apesar de terem sido introduzidos recentemente, já se colocam como 
alternativas reais para a otimização da qualidade de fornecimento de energia elétrica. As 
tecnologias necessárias à sua implantação estão disponíveis a custos razoáveis. Uma 
questão fundamental a ser resolvida é a avaliação do impacto dessa nova tecnologia no 
custo da energia para o consumidor final. 
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[17] Implantação de Medição Eletrônica em Baixa Tensão, Documento Anexo à Nota Técnica no 0013/2009-
SRD/ANEEL, Janeiro de 2009. 
	Introdução
	Cenário e Motivação
	Smart Grid
	Segmentos da Aplicação de Smart Grid
	Automação da Transmissão
	Automação da Distribuição
	Automação das Subestações
	Integração dos Prosumidores e AMI
	Microredes
	Cenário Internacional
	Cenário Nacional
	Oportunidades de Pesquisa e Desenvolvimento
	Conclusões
	Bibliografia