Nos finais do séc. XIX e inícios do séc. XX, Edison, Westinghouse e Tesla foram os principais impulsionadores e responsáveis pela produção e utilização da energia elétrica na forma que hoje conhecemos.
Marco importante na história foi a inauguração a 4 de Setembro de 1882 por Edison, em Nova Iorque, da primeira central de produção e distribuição de eletricidade, denominada Pearl Street Central Station [1]. Esta central de produção de energia, pela novidade implementada aliada à sua fiabilidade, segurança e eficiência de distribuição, adquiriu grande sucesso conseguindo competir com os preços praticados na iluminação a gás existentes na época.
Desde esse tempo, os Sistemas Elétricos de Energia (SEE) transformaram-se, e aumentaram de tamanho e complexidade, sendo a sociedade atual fortemente dependente desta forma de energia. Sectores como a utilização domestica, transportes e industria, através da sua rápida expansão, e evolução tecnológica a que se assistiu, assim como a rápida expansão das redes, vieram colocar novos desafios na exploração dos SEE, originando uma maior complexidade e impondo necessidades de interligação das diversas redes, originando SEE de grandes dimensões e cada vez mais complexos.
Evoluindo em dimensão e complexidade ao longo do tempo, os SEE tem que fazer face a diversos problemas de segurança, condução e exploração cada vez mais exigentes, uma vez que os intervenientes no setor liberalizado do mercado energético, agora mais orientados para objetivos comerciais e não técnicos, requerem cada vez mais informações sobre o desempenho do sistema. Este novo paradigma coloca, por isso, mais exigências técnicas e financeiras com vista a operar de forma fiável, robusta e eficiente os SEE.
Por forma a cumprir os objetivos anteriormente descritos, é realizado nos Centros de Controlo um diversificado conjunto de atividades que envolvem etapas de planeamento e exploração (incluindo a supervisão e controlo em tempo real do sistema), originando o denominado Sistema Gestor de Energia (EMS – Energy Management System).
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É da responsabilidade dos Centros de Controlo e Condução (CC), o cumprimento de todas as exigências descritas, garantindo desta forma o funcionamento do sistema num estado fiável e seguro.
Dy Liacco, estabeleceu num artigo publicado em 1967 [2], os diferentes estados em que o sistema pode residir tendo por base as restrições abordadas anteriormente. Com a alteração das condições de funcionamento, o sistema pode estar num de três estados possíveis: normal, de emergência e restabelecimento como representado na Figura 1.1.
Figura 1.1 - Diagrama de estado de um sistema de operação de energia [2].
Fink e Carlsen [3] definiram o diagrama de transição de estados a partir dos estados definidos por Dy Liacco que se apresenta na Figura 1.2.
5 Figura 1.2 - Diagrama de transição de estados do sistema [3].
A função dos Centros de Controlo e Condução (CC) é monitorizar e conduzir em segurança o SEE, tendo para isso de recorrer ao uso da mais avançadas tecnologias informáticas que permita em tempo real analisar e processar a informação proveniente da rede através do sistema SCADA por forma a ter uma imagem o mais real possível do sistema.
Dadas as grandes dimensões das redes, recorre-se a simulações computacionais do desempenho estático e dinâmico dos SEE, uma vez que a informação recebida apesar de ser em tempo real, permite apenas numa primeira fase uma pré-filtragem da informação através de verificações elementares (verificações e comparações de valores medidos de determinadas grandezas com níveis de alarme pré-definidas), inviabilizando uma verdadeira análise da segurança do SEE.
Os estimadores de estado (EE) são parte essencial de qualquer CC, pois através das medidas obtidas na rede (recorrendo a Sistemas SCADA na sua grande maioria e a PMU’s mais recentemente), permitem obter uma base de dados completa, coerente e fiável, que disponibilizará aos operadores, uma estimativa fiável do estado do sistema, permitindo a condução segura do mesmo.
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A estimação de estado é um órgão vital dos centros de controlo, sendo que a optimalidade de qualquer função executada nos CC, como despacho económico, Trânsitos de Potencia Ótimos (OPF) e análise de segurança, estão intimamente ligados aos resultados obtidos pelo estimador de estado [4].
Deste modo, tendo em vista ao bom funcionamento dos SEE, as bases de dados construídas atualmente, têm proveniência num conjunto redundante de telemedidas, digitais e analógicas, que compõe o sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).
Com a constante evolução tecnológica e dando resposta às novas exigências impostas pelos SEE, surgiram outros sistemas de obtenção de medidas, destacando-se o sistema que utiliza o uso das Unidades de Medição Fasorial, mais conhecidas como PMUs (Phasor Measurement Units).
As PMUs permitem a realização da medição de grandezas fasoriais em instalações geograficamente distantes por utilizarem uma fonte de sincronização, através do sistema GPS (Global Positioning System), conseguem uma taxa de amostragem ate 60 medidas por segundo e com elevada precisão angular, preenchendo assim os requisitos da maioria das aplicações de monitorização e controlo. Tais características vêm ao encontro das necessidades tecnológicas atuais, e representam um novo paradigma para a supervisão e controlo do sistema em tempo real [5].
A utilização de medidas provenientes da rede e que são efetuadas por equipamentos sujeitos a erros instrumentares e a outros erros associados com a sua transmissão para os CC, tornam o conjunto das medidas vulnerável, deixando os Centros de Condução expostos a perturbações, uma vez que ao serem utilizadas pelo EE, provocam um impacto significativo na qualidade dos resultados obtidos [6].
Desta forma, para que a informação recolhida da rede seja devidamente validada para utilização pelo estimador de estado, utilizam-se rotinas de deteção e identificação de erros grosseiros na informação que chega ao centro de controlo, para que a base de dados obtida pelo EE seja confiável, podendo assim ser usada de forma segura na tomada de decisões nos Centros de Controlo dos SEE.
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