Coestimação de estados e topologia em sistemas elétricos de potência via critério de máxima correntropia

Abstract

Este trabalho propõe um método para a estimação conjunta das variáveis de estado e da topologia de um sistema elétrico de potência com base nas propriedades da Teoria da Informação, de forma alternativa aos métodos clássicos de estimação de estados. O objetivo é desenvolver um estimador resiliente, ou seja, que forneça estimativas de estados satisfatórias sem a necessidade de pós-processamentos, como a reestimação de estados caso erros grosseiros nas medidas ou erros na topologia presumida sejam identificados. Adota-se a representação barra-ramo para a maior parte da rede elétrica, sendo apenas as subestações suspeitas modeladas no nível de seção de barra. Neste modelo, os ramos chaveáveis das subestações suspeitas são representados de forma explícita, sendo os seus fluxos de potência definidos como variáveis de estado adicionais. São utilizados conceitos como Critério de Máxima Correntropia e Janelas de Parzen, com os quais informações espúrias, seja de medidas portadoras de erros grosseiros, seja de status dos disjuntores, são expurgadas automaticamente, não tendo influência na estimativa final dos estados. A metodologia proposta é avaliada com a aplicação em três sistemas-teste. Os resultados obtidos demonstram que o método é viável e representa uma alternativa potencialmente vantajosa frente aos estimadores já existentes.

Abstract : This work introduces a method for the joint estimation of state variables and network topology of an electric power system based on Information Theory principles, as an alternative to classical power system state estimation methods. The objective is to stress the resilience of the state estimator, that is, the property of providing satisfactory estimates even in the presence of analog bad data or erroneous information on the network topology. In addition, this is to be accomplished without the need of costly post-processing stages for bad data processing and state re-estimation. The adopted power system model represents most of the network at the conventional bus-branch level, and a detailed bus-section model is employed only for the suspicious substations. This means that switching branches at those substations are explicitly represented, in the sense that power flows through those devices are defined as additional state variables. The estimation algorithm relies on Information Theory concepts such as the Maximum Correntropy Criterion and Parzen windows, through which spurious data related to both analog measurements and switching branch statuses are automatically rejected. As a consequence, the resulting estimator is able to provide final estimates which are free from the influence of those types of bad data. The proposed methodology is assessed through its application to three distinct test systems. The corresponding results confirm the feasibility and efectiveness of the proposed approach, which can therefore be seen as a potentially advantageous alternative to conventional estimators.