FASE 2 – Geração do Conjunto de Dados

Relativamente ao processo de geração de dados, de uma forma geral este pode resumir-se da seguinte forma:

Dada uma gama e resolução para as nx condições de operação do sistema a alterar

1 2 nx

x , x ,…, x , é criado um conjunto de exemplos do tipo _x , x ,_{1 2} …, x_nx, y , y ,_{1 2} …, y_ny_ que reflicta a dependência do comportamento do sistema (i. e., dos ny índices de segurança

1 2 ny

y , y ,

…

Desta forma, esta fase tem como objectivo gerar um número representativo de cenários de operação pré-analisados. Tal como se explica devidamente na secção 3.2.3, estes cenários correspondem aos dados necessários para a realização das FASES 3 e 4, de treino e de avaliação de desempenho das estruturas de segurança de AA.

3.5.2.1 Método de geração aplicado

No método de geração de dados aplicado, de entre as condições de operação a alterar entre cenários, as que correspondem a variáveis independentes (i.e., cujo valor não se encontra condicionado pelas restantes condições de operação a alterar) são sorteadas, seguindo um procedimento sistemático que abranja toda a gama e resolução de operação definida para essa variável. No presente trabalho, as condições de operação independentes a sortear corresponderam às seguintes:

• cenário de consumo;

• valor da importação (de potência activa);

• cenário de produção eólica.

Como técnica de sorteio, aplicou-se o método estruturado de Monte Carlo, tal como se descreve em [63], por corresponder a uma técnica de fácil aplicação e que já mostrou, em outros trabalhos (ex: em [63] e [37]), ser capaz de fornecer uma boa distribuição e resolução do conjunto de dados dentro da gama de operação definida.

Para cada cenário de operação sorteado, calcularam-se a seguir diversos cenários de escalonamento e de despacho de modo a que estes reflectissem as diferentes possibilidades de soluções viáveis ao nível das condições de operação do sistema de produção convencional.

Finalmente, para cada cenário de despacho gerado, foi necessário recorrer-se a uma ferramenta de resolução numérica de modelos analíticos convencionais do sistema eléctrico própria para o cálculo dos índices de segurança em análise. No presente trabalho, tal como já se explicou, como índices de segurança adoptou-se o valor que a intensidade de corrente em cada ramo de transmissão k terá dois minutos após a ocorrência da perturbação (

(

)

k

I 120s ). Para se obter o valor destes índices foi, assim, necessário recorrer-se à resolução de um trânsito de potências seguido pela resolução numérica das equações não lineares que definem o comportamento temporal do sistema eléctrico até um período de tempo que atingisse o regime quasi-estacionário de pós-perturbação. Por esta razão, de entre todos os processos envolvidos na metodologia que se apresenta na Figura 3.8, o tempo de execução da fase de geração de dados foi o mais significativo.

No Capítulo 4 é feita uma descrição detalhada do procedimento desenvolvido para se obter o conjunto de dados da rede interligada de teste que se analisou neste trabalho. Este procedimento foi implementado numa ferramenta computacional, sob a forma de uma metodologia geral que permite a geração de dados para caracterizar o comportamento dinâmico de qualquer sistema eléctrico interligado composto por duas áreas de controlo. Nesta plataforma, para o cálculo dos índices de segurança, foi integrada uma ferramenta analítica convencional, desenvolvida no INESC Porto e com a participação da autora da presente tese, própria para a simulação do comportamento temporal de sistemas eléctricos. Esta ferramenta inclui a resolução numérica das equações diferenciais que caracterizam o comportamento dinâmico dos diversos componentes do sistema eléctrico, tais como o de grupos hídricos, térmicos e eólicos, bem como dos sistemas de regulação de tensão e de frequência. Por se ter concluído, tal como se salienta na secção 2.3.2.4, que a acção dos sistemas de AGC têm uma influência não desprezável no comportamento dinâmico em análise, houve a necessidade de integrar, nessa ferramenta, um modelo analítico próprio para simular a acção destes sistemas de controlo. No Anexo 1 pode encontrar-se uma descrição do modelo adoptado.

3.5.2.2 Requisitos do conjunto de dados

Em termos de requisitos do conjunto de dados gerado, saliente-se que a qualidade deste é crucial para o sucesso da aplicação prática das estruturas de segurança de AA. Efectivamente, se a informação contida no conjunto de dados não reflectir correctamente o comportamento do sistema eléctrico ou se não abranger toda a gama de operação do sistema e com uma resolução apropriada, então, apesar de se poder conseguir obter uma boa precisão para o conjunto de teste, esta não garante que as estruturas de segurança extraídas venham a ter precisão suficiente quando forem utilizadas para prever a segurança de cenários de operação reais.

Em particular, para garantir uma correcta utilização das estruturas de segurança, aquando da sua exploração para o fornecimento de medidas de controlo preventivo, as políticas de operação (como por exemplo, de despacho) contidas no conjunto de dados, deverão compreender alguma diversidade em relação às práticas de exploração que são geralmente adoptadas. Uma outra preocupação a ter, consiste em obter uma boa precisão aquando da classificação do sistema como “seguro/inseguro”, sendo para isso necessário garantir também uma boa resolução na vizinhança dos limiares de segurança definidos para os índices de segurança considerados.

Estes requisitos de gama de operação e de resolução poderão ser sempre melhorados através da geração de cenários de operação adicionais, considerando diferentes ajustes para a especificação dos parâmetros de geração. No entanto, o elevado tempo de execução exigido para o processo de geração de dados irá sempre introduzir um limite máximo para o número de cenários a gerar. Desta forma, toda a especificação deste processo deverá ser definida na tentativa de encontrar um compromisso entre a qualidade do conjunto de dados e o esforço computacional exigido para a sua geração. No sentido de alcançar este compromisso, é costume incluir diversas restrições de operação, por estas permitirem reduzir o número de cenários de operação a gerar sem comprometer a qualidade do conjunto de dados. Para além disso, a consideração destas restrições poderá também evitar problemas de convergência que resultem do cálculo do trânsito de potências para cenários de operação irrealistas.