A análise da segurança é um dos aspectos mais importantes a ter em consideração na exploração e condução dos SEE, pois permite conhecer o comportamento do sistema após a ocorrência de uma perturbação. O estudo do trânsito de potências em tempo real é muito importante por forma a que não haja interrupção do serviço no abastecimento eléctrico. Uma série de funções de análise de segurança foram desenvolvidas para ajudar o operador do sistema no controlo da segurança de uma rede eléctrica. Estas funções permitem avaliar a robustez do sistema face a um determinado conjunto de contingências credíveis. O controlo da segurança garante um constante fornecimento de energia eléctrica ao longo do tempo.
A evolução dos Sistemas Eléctricos de Energia conduziu à necessidade de definir novas metodologias para analisar a segurança das grandes redes. Uma das formas de abordar este problema consistirá em encontrar métodos para seleccionar as contingências mais severas e integrar o conceito de risco nos estudos de segurança. Para se proceder à análise da segurança da rede, é necessário estabelecer previamente uma lista de contingências a simular. Nesta lista podem identificar-se dois tipos de perturbações possíveis [Wood96]. No primeiro tipo, inserem-se as contingências com maior probabilidade de ocorrência, cujas consequências para o sistema se podem
exemplo, dos níveis de tensão e das potências máximas que podem ser transmitidas pelas linhas. No segundo tipo consideraram-se aquelas perturbações que, apesar de apresentarem uma baixa probabilidade de ocorrência, podem provocar situações de colapso total ou parcial da rede. A definição das contingências do segundo tipo deve ser estabelecida a partir de uma avaliação do risco de funcionamento do sistema sob condições desfavoráveis, tais como as condições atmosféricas adversas e as situações de exploração anormais. A análise da segurança para este último tipo de contingências envolve o estudo do comportamento dinâmico do sistema, o que constitui uma tarefa complexa quer, pela modelização quer, pelo tratamento analítico e numérico que exige.
Atendendo à grande dimensão das redes de transporte, às interligações com outros sistemas e ao interesse em quantificar a segurança em tempos reduzidos, bem como à não linearidade das equações do trânsito de potências, recorre-se habitualmente a uma primeira selecção de contingências, utilizando um processo aproximado e, posteriormente, utilizando um método mais preciso, são analisadas as contingências críticas e potencialmente críticas. Os objectivos que determinam a definição de uma metodologia para a selecção das contingências críticas, são principalmente a identificação das contingências que podem originar problemas na exploração do sistema e a necessidade de evitar a avaliação do impacto de todas as contingências, atendendo à sua impossível realização prática. Na verdade este último objectivo é muito importante porque, atendendo às diferentes combinações possíveis de todos os elementos da rede de transporte e do sistema de produção e às variações do consumo, o número de estados possível será extremamente elevado. A dificuldade que se coloca em relação aos métodos que têm sido propostos para a selecção de contingências, consiste em saber se essas formulações seleccionam ou não todas as contingências severas e, se por outro lado, as contingências irrelevantes são seleccionadas ou não [Vega00] [Wood96].
A distância das centrais de produção aos grandes centros de consumo obriga à existência de extensas redes de transporte de energia eléctrica, que implicam elevadas quedas de tensão que só são, em parte, atenuadas com injecções de energia reactiva a partir de elementos capacitivos ou compensadores síncronos criteriosamente colocados em diversos pontos estratégicos do sistema. No entanto, esta poderá nem sempre ser a melhor solução. Por exemplo, nas horas de vazio, quando os sistemas se encontram pouco sobrecarregados, as tensões nos barramentos não controlados podem ultrapassar
os limites impostos por causa do elevado valor da energia reactiva injectada pelos cabos subterrâneos. Contudo, quando os sistemas estão excessivamente sobrecarregados a injecção de energia reactiva, fornecida pelos compensadores, pode não ser suficiente para compensar as quedas de tensão.
A relação existente entre a tensão nos barramentos do sistema e o valor da carga que o sistema alimenta, é descrita através de uma curva em que no início se verifica, que a uma grande variação da carga, corresponde um pequeno desvio no valor da tensão. Contudo, a partir de um certo ponto verifica-se que um pequeno aumento de carga provoca um elevado valor da queda de tensão. Esta descida excepcional da tensão é designada por instabilidade de tensão e é normalmente um fenómeno de carácter local. A tensão poderá baixar drasticamente para níveis muito inferiores, de tal forma que o sistema não possa recuperar. Quando isto ocorre o sistema está perante uma situação de colapso de tensão, que poderá ser total, blackout, quando afecta toda a rede, ou parcial se apenas se verificar numa determinada zona.
Tipicamente, a análise da segurança dos sistemas é feita em regime estacionário e, normalmente, consiste no estudo do comportamento do sistema após a saída de serviço de uma linha ou grupo de linhas e/ou de um alternador ou grupo de alternadores. No entanto, os estudos de segurança que se fazem considerando o funcionamento do sistema em regime estacionário poderão ser insuficientes para inferir da segurança ou insegurança da rede. Apesar de todas as precauções tomadas aquando do planeamento e concepção de um SEE, a ocorrência de algumas contingências e posterior sequência de acontecimentos pode conduzir a situações de perda total ou parcial do sistema.
Devido à liberalização do mercado, actualmente, os interesses dos produtores e dos gestores dos sistemas de transmissão, dos operadores do sistema, grandes consumidores, entidades reguladoras, são conflituosos, o que aumenta a dificuldade de tomada de uma decisão. Simultaneamente, devido ao crescimento da diversidade dos participantes, as condições em que os sistemas são explorados são mais diferenciadas. As condições de exploração das redes eléctricas divergem daquelas para que foram concebidas, isto é, os sistemas são explorados de forma distinta daquela para que foram projectados e as condições de monitorização e controlo são muito mais complexas.
capacidade para obter, manusear e utilizar esta quantidade enorme de informação constitui um novo desafio no estudo e análise da segurança dos sistemas eléctricos. Em síntese os SEE passaram de sistemas, caracteristicamente, regulados para sistemas competitivos, num ambiente de mercado, com um elevado grau de incerteza. Este facto levou a que os engenheiros estejam sujeitos a maior pressão dos agentes económicos do mercado, para explorar os sistemas com margens de segurança mais baixas. Explorar as redes eléctricas com margens de segurança mais baixas leva à necessidade de desenvolver métodos mais sofisticados para estudar a segurança dos sistemas, que tenham em consideração a natureza probabilística da incerteza para a tomada das decisões.
Identificar as diversas alternativas do problema e escolher dentro das diferentes hipóteses, é tomar, no presente, uma decisão para um futuro incerto, sendo sem dúvida um problema complexo. O manuseamento da informação e da incerteza associada recorre a técnicas que são utilizadas em diversas áreas, tais com a medicina e ciências da vida, indústria nuclear, mercados financeiros e indústria espacial. Este trabalho de investigação, vai no sentido de aplicar e desenvolver metodologias que permitam detectar quais os acontecimentos, que mesmo com uma probabilidade reduzida de ocorrência, caso se verifiquem, tenham consequências extremamente graves para a segurança do sistema.
Actualmente, as empresas ligadas ao sector eléctrico têm sido eficientes em encontrar, organizar e armazenar grandes quantidades de dados, obtidos das suas operações diárias, porém, ainda não usam adequadamente essa enorme quantidade de informação, para transformá-la em conhecimentos que possam ser utilizados nas suas próprias actividades. As técnicas de Data Mining permitem extrair conhecimento a partir de um conjunto de dados e desta forma criar regras para identificar as situações críticas ou potencialmente criticas para o sistema [Pawlak91].
As ferramentas de Data Mining são cada vez mais utilizadas para gerir informação e revelar estruturas de conhecimento, que ajudam na tomada de decisões em condições de certeza limitada. As técnicas de Data Mining fazem parte de um processo maior de conhecimento denominado Knowledge Discovery in Database (KDD). Este consiste, fundamentalmente, na estruturação de bases de dados, na selecção, preparação
e pré-processamento dos dados, na transformação, adequação e redução da dimensionalidade dos dados, no processo de Data Mining. O processo de KDD incluí ainda análises, assimilações, interpretações e uso do conhecimento extraído do banco de dados, através do processo de Data Mining. O objectivo fundamental destas metodologias é criar uma base de conhecimentos, que possa ser usada em tempo real, a partir da informação extraída de um conjunto significativo de simulações efectuadas em tempo diferido.
As técnicas de Data Mining, designadas em português por Mineração de Dados, são um processo analítico que permite analisar grandes quantidades de informação (dados), na procura de padrões consistentes e/ou relacionamentos sistemáticos entre variáveis, validando-os e aplicando os padrões encontrados a novos subconjuntos de dados. O processo consiste basicamente em três etapas: exploração, construção de modelo ou definição do padrão e validação/verificação.