Identificação de erros de topologia através da estimação de estados generalizada e métodos probabilísticos

Abstract

Este trabalho de conclusão de curso apresenta um método para a detecção e identificação de erros de topologia na operação em tempo real de sistemas elétricos de transmissão, com o auxílio da teoria dos testes de hipóteses baseados no Teorema de Bayes e de multiplicadores de Lagrange Normalizados. No método utilizado a estimação de estados é tratada como um problema de otimização sujeito a restrições. O sistema, por sua vez, é representado no nível de seção de barras no qual há a representação explícita de chaves e disjuntores, o que permite que os fluxos de potência, ativa e reativa, através destes sejam tratadas como novas variáveis de estado, além de permitir que medidas e restrições geradas por essa representação sejam adicionadas ao problema em uma generalização da estimação de estados convencional. O algoritmo apresentado pode ser dividido em três partes: detecção, seleção dos disjuntores suspeitos e identificação do erro. Os multiplicadores de Lagrange normalizados são os indicadores da presença, ou não, do erro de topologia, sendo responsáveis pela parte de detecção. Um limiar é definido, e a partir da comparação deste com os demais multiplicadores de Lagrange é possível selecionar o conjunto de disjuntores com status considerados suspeitos. Por fim, um teste de hipóteses baseado no teorema de Bayes, onde o cálculo restringe-se ao expoente da função densidade de probabilidade de cada uma das possibilidades de status do conjunto suspeito, é aplicado para determinar o real modo de operação corrente do sistema, e assim, a identificação do erro.

This final undergraduate project addresses methods for real-time detection and identification of topology errors of electrical transmission systems with the support of hypothesis tenting, Bayes Theorem and normalized Lagrange multipliers. The proposed method treats state estimation as an optimization problem subject to constraints. The power network is represented at the bus section level in which switches and circuit breakers,are explictly represented and active and reactive power flows through them are treated as new state variable. Measurements and contraints generated through this representation are added to the problem through this generalization of conventional state estimation. The proposed algorithm can be decomposed into three parts: detection, selection of suspect circuit breakers and error identification. Normalized Lagrange multipliers are employed as indicators of the presence or absence of topology errors and are thus responsible for detection. A threshold is defined for normalized Lagrange multipliers values in order to select the group of circuit breakers with suspect statuses. Then, a hypothesis test based on the Bayes Theorem, in which calculations are restricted to the exponent of the probability density function of each of the suspect status alternatives is applied in real time to determine the actual operating condition of the system, allowing thus the identification of topology errors.