Estimador de estados trifásico híbrido para sistemas de distribuição de energia elétrica: uma abordagem considerando a viabilidade técnico-econômica - Souza, Matheus Alberto de (2023)
O presente trabalho apresenta uma nova metodologia técnica e economicamente viável para a estimação de estados em sistemas de distribuição de energia elétrica utilizando medições sincrofasoriais e de grandezas eficazes conjuntamente. Para a metodologia proposta, as correntes passantes pelas linhas do sistema são utilizadas como variáveis de estados em coordenadas retangulares e as medições são obtidas por meio de sensores localizados ao longo de ramais de alimentadores de distribuição. Considera-se medidas dos valores eficazes de tensão, potência ativa e reativa fornecidas através de medidores inteligentes (Smart Meters), além de medição sincrofasorial na subestação principal (barra localizada no início do alimentador) para a definição da referência angular. A abordagem é trifásica e representa as características intrínsecas de uma rede de distribuição como desequilíbrio de cargas, topologia radial, existência de impedâncias mútuas e escassez de sensores dedicados ao monitoramento contínuo das mesmas. A metodologia se baseia na solução de um problema de otimização não linear o qual visa minimizar uma função objetivo associada ao somatório das diferenças quadráticas entre valores medidos e seus correspondentes valores estimados. Medidas virtuais são consideradas como injeções de corrente nulas para as barras de passagem, tratadas diretamente na função objetivo. O problema formulado é resolvido a cada instante de tempo ‘t’ objetivando estimar estados operativos ao longo do tempo possibilitando o rastreamento de curvas diárias de carga. Adicionalmente, são incorporadas ao problema restrições de carga para as barras que não são monitoradas em tempo real, sendo as mesmas estipuladas com base em estimativas de cargas obtidas em um instante de tempo anterior ‘t-1’, correlacionando instantes de tempo de estimação consecutivos. A resolução do problema de otimização se dá pelo Método de Pontos Interiores com Barreira de Segurança (Safety Barrier Interior Point Method) modificado para que a solução seja sempre determinada dentro de um espaço de busca factível o qual contenha o estado operativo mais provável do sistema monitorado. Para as simulações computacionais, as medidas utilizadas pelo algoritmo proposto são emuladas a partir de um Fluxo de Potência Trifásico via Injeção de Correntes (FPTIC). Foram realizadas diversas simulações variando-se o percentual das cargas para uma análise considerando cargas diárias variantes no tempo. Os resultados obtidos foram comparados com outra metodologia existente na literatura e com os valores verdadeiros que foram obtidos através do FPTIC. A diferença entre os valores estimados e os valores adotados como verdadeiros é bastante reduzida atestando a eficiência do método proposto. Apresenta-se ainda um conceito baseado em centralização de dados através de um broker de mensagens assíncronas para a integração de todos os módulos necessários ao completo funcionamento do estimador de estados na prática, tornando a proposta aplicável e viável para o monitoramento de redes trifásicas desequilibradas.