Estimação de estados hierárquica considerando a coestimação de estados e topologia no nível de subestação

Abstract

Este trabalho de doutorado apresenta uma estrutura hierárquica para estimação descentralizada de estados na qual o nível inferior é conduzido em cada subestação modelada do sistema elétrico de potência. Neste nível local é aplicado um algoritmo de Coestimação não linear, capaz de estimar não somente os estados, mas também a topologia da subestação em questão. O nível hierárquico superior, implementado nos Centros de Operação Regional, é responsável pela coordenação das estimativas locais, mediante o processamento das medidas de fluxo de potência ativa nas linhas de transmissão que conectam as subestações. Adicionalmente, um segundo módulo de estimação no nível superior permite agregar as contribuições de medidas fasoriais de tensão e corrente. O estimador associado a este módulo é linear, como resultado da representação das medidas fasoriais na forma retangular. Para preservar as propriedades estatísticas da solução, os componentes retangulares são processados em bloco por um estimador ortogonal, o que garante a correta representação das respectivas correlações. A arquitetura de estimação proposta reduz consideravelmente o crescente trânsito de informações entre as subestações e os centros de operação e controle. Estudos de caso utilizando diferentes sistemas-teste em que cada subestação é modelada no nível de seção de barra são realizados para ilustrar e validar a metodologia proposta.<br>

Abstract : This doctoral work presents a hierarchical structure for decentralized power system state estimation whose lower level is conducted at each power network substation. The local level modeling is based on a nonlinear Coestimation algorithm which provides not only the nodal state variables, but also the substation topology. The higher hierarchical level, performed at the Regional Control Center, coordinates the local estimates by processing the power flow measurements taken on the transmission lines connecting the substations, followed by a second stage module based on a block orthogonal estimator that adds the contribution of fasor measurements provided by PMUs. In addition to other attractive features, the proposed estimation architecture also allows a substantial reduction on the amount of data transmitted from substations to control centers. The proposed methodology is tested through a number of case studies performed on differents test-systems networks modeled at bus section level.