Estratégias para a inclusão de subestágio intermediário na avaliação de estados da análise da confiabilidade de sistemas compostos

Abstract

A expansão de um sistema elétrico de potência deve ser planejada de modo a garantir confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. Para a avaliação de confiabilidade de sistemas elétricos de potência, o método de simulação de Monte Carlo sequencial se destaca como uma ferramenta adequada e flexível. Este método é comumente dividido em três estágios principais: seleção de estados, avaliação de estados e estimação de índices. Dentre esses estágios, o de avaliação de estados requer um elevado esforço computacional, principalmente quando é adotado maior rigor na representação do sistema. Tradicionalmente, o estágio de avaliação de estados é dividido em sub-estágios: recorre-se primeiro a uma pré-avaliação via Fluxo de Potência convencional e depois à avaliação via Fluxo de Potência Ótimo. No entanto, avaliar estados recorrendo quase sempre à execução de um problema de otimização é o que torna esse estágio tão dispendioso computacionalmente. Neste contexto, esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de estratégias para otimizar o estágio de avaliação de estados. Propõe-se explorar o intermédio entre os sub-estágios tradicionais considerando a aplicação de um Fluxo de Potência Estendido quando, após uma pré-avaliação, o estado violar algum limite de carregamento ou tensão, de forma a classificar o estado como de sucesso, evitando executar o Fluxo de Potência Ótimo. Além do Fluxo de Potência Estendido, este trabalho faz uso, ainda no sub-estágio intermediário de avaliação, da implementação do Fluxo de Potência Ótimo de minimização do desvio de tensão pré-estabelecido para tratar de estados que permaneçam violando limites de tensão. Essas implementações são propostas com o intuito de evitar ao máximo a execução do Fluxo de Potência Ótimo, antecipando a determinação de estados de sucesso que não necessitem de corte de carga. Essas estratégias foram implementadas e testadas utilizando o sistema teste IEEE-RTS79.

Abstract: Power system expansion must be planned aiming the reliability of supply. In reliability assessment of electrical power systems, the sequential Monte Carlo simulation method stands out as the most adequate and flexible tool. This method is commonly divided into three main stages: state selection, state evaluation, and index estimation. Among these stages, the state evaluation requires a high computational effort, especially whereas high accuracy is required in the representation of the electric power system. Traditionally, the state evaluation stage is divided into sub-stages, where a pre-evaluation via conventional Power Flow is utilized followed by an Optimal Power Flow evaluation. The resolution of optimization problems is what makes the stage computationally expensive. In this context, this dissertation aims to develop strategies to optimize the state evaluation stage. An intermediary phase is proposed in between the traditional sub-stages considering the application of an Extended Power Flow when, after the pre-assessment, the state violates some transmission line ou voltage constraint, aiming at verifying if a state can be considered as successful, hence avoiding executing Optimal Power Flows. In addition to the Extended Power Flow, this work applies, still in the intermediate evaluation sub-stage, the implementation of an Optimal Power Flow to minimize voltage deviations to deal with states that still violate voltage limits. These implementations are proposed in order to avoid as much as possible the execution of the Optimal Power Flows for success states that do not require load shedding. These strategies have been implemented and tested using the IEEE-RTS79 test system.