Método algébrico para configuração e atualização da topologia de redes elétricas para efeito de estimação de estado

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Rondon, Gustavo da Silva Pinheiro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: configurador de rede; electric power systems; estimação de estado; PMU; sistemas elétricos de potência; state estimation; topologia; topology; topology processor
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-26022025-153346/

Nos últimos anos, houve uma crescente inserção de Unidades de Medição Fasoriais, do inglês Phasor Measurement Units (PMUs), nos Sistemas Elétricos de Potência (SEPs). Esses equipamentos são capazes de fornecer dados fasoriais de tensão e corrente de elevada precisão a uma alta taxa de amostragem, além de monitorarem e transmitirem dados digitais acerca dos status de dispositivos chaveáveis localizados nas subestações. A utilização de dados lógicos fornecidos por PMUs, entretanto, é pouco explorada na literatura atual. No contexto de redes completamente monitoradas por medidores fasoriais, portanto, as informações transmitidas precisam ser rapidamente processadas tanto para se obter a topologia da rede elétrica, quanto executar ferramentas de análise dos SEPs, como os estimadores de estado, visando alcançar uma base de dados mais confiável acerca do atual estado operativo do sistema. Os dados lógicos de status são normalmente processados pelos Configuradores de Rede (CRs), os quais, tradicionalmente, recorrem a algoritmos de varredura em grafos para detectar a conectividade entre os componentes do sistema com a finalidade de definir a topologia da rede no modelo barra-ramo e atribuir os medidores aos componentes do sistema, visando subsidiar os estimadores de estado e outras aplicações. Técnicas de busca em grafos, entretanto, podem se tornar ineficientes em redes de grande porte, dada a possibilidade de recaírem em explosões combinatórias. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho consiste na proposição de um CR computacionalmente eficiente, o qual utiliza conceitos e teoremas algébricos para extrair a topologia da rede a partir das informações obtidas pela fatoração das matrizes que representam a conectividade dos componentes da rede, possuindo diversas vantagens em relação a outros CRs disponíveis na literatura. O CR desenvolvido é ainda adaptado para aplicação em tempo real, utilizando-se informações prévias para atualização local do modelo da rede diante de mudanças topológicas ocorridas entre os ciclos de medição. Os métodos propostos foram validados a partir da implementação e execução de simulações computacionais em sistemas testes da literatura, expandidos a partir do emprego de arranjos reais de barramento de subestação. Pelos resultados alcançados, foi constatado que as proposições deste trabalho não só obtiveram êxito em encontrar a topologia esperada das redes simuladas, como também foram executadas em tempos compatíveis com a elevada taxa de amostragem dos medidores fasoriais, sendo, portanto, aplicáveis em SEPs monitorados por PMUs.