Identificação da topologia de rede

A região desconectada do sistema elétrico por ocorrência de falta pode ser encontrada utilizando um processador topológico. A identificação desta região permite reduzir a dimensão do problema e acelerar o processo de diagnóstico. Dois algoritmos foram implementados para a identificação topológica da rede. A Figura 3.9 mostra a rotina desenvolvida para atualizar o estado de dispositivos lógicos seccionadores após o chaveamento de dispositivos associados.

Capítulo 3 – Processador inteligente de alarmes 67

Tese de Doutorado – Aécio de Lima Oliveira PPGEE-UFSM

Figura 3.9 – Fluxograma de atualização dos dispositivos lógicos seccionadores

O algoritmo acima inicializa com o recebimento da lista L contendo os dispositivos de chaveamento que tiveram variação de estado e identificadas durante o mapeamento de eventos. No primeiro laço, cada chave l listada em L é selecionada a fim de atualizar o campo status na linha l da tabela TDC ao seu estado atual. Ainda, a linha possui um campo Arestas contendo os índices dos DSs que podem ter o estado alterado devido alteração de estado de uma chave associada. Dessa forma, se o dispositivo de chaveamento abrir, os índices em TDS[l].Arestas são incluídos no conjunto OE de arestas abertas. Essas arestas não necessitam qualquer avaliação aprofundada, visto que se houver ao menos uma chave aberta em TDS, então o estado do DS será, consequentemente, aberto. Caso contrário, se o dispositivo de

EV = ∅? Escolha k  EV Não EV ← EV\{k} Não Sim Sim Lista (L) de chaves com

mudança de estado em TDC TDS[k].status ← 0 Ǝ ∀d  TDS[k].Chaves : TDC[d].status = 0 ? Fim EV = EV ∪ TDC[l].Arestas TDS[k].status ← 1 Sim Escolha k  EO EO = ∅? Não TDS[k].status = 0 EO ← EO\{k} L = ∅? Escolha l  L TDC[l].status = ¬ TDC[l].status TDC[l].status = 0? EV ← EV\EO Não Sim EO = EO ∪ TDC[l].Arestas Não Sim L ← L\{l}

chaveamento fechar, os índices deste campo são incluídos no conjunto EV de arestas que devem ser verificadas.

Quando o conjunto L ficar vazio, as arestas presentes em ambos os conjuntos (EV e EO) são removidos do conjunto EV. O laço seguinte atribui status igual à zero em cada aresta presente no conjunto EO. Após isso, outro laço é executado verificando os estados dos DSs pertencentes ao conjunto EV. Em cada iteração, um DS k é escolhido e removido de EV. Nesta aresta, é verificada a existência de, pelo menos, um dispositivo aberto em TDS[k].Chaves (lista de chaves que combinadas formam o DS k). Se isso ocorrer, o estado do DS k é definido como aberto, caso contrário, ele é definido como fechado. Quando todos os DSs são testados e removidos do EV, o laço é finalizado.

O número de iterações desta rotina pode ser definido como o produto da dimensão de L, a dimensão de ES'(dl) (ou TDC[l].Arestas) e a dimensão de S(ek) (ou TDS[k].Chaves). O

pior caso de complexidade de tempo da rotina pode ser expressa como O(|L|.|ES'(dl)|.|S(ek)|).

Observe que as mudanças topológicas são muito menos frequentes do que mudanças em dispositivos de chaveamento, resultando em poucos elementos contidos nos conjuntos ES'(dl)

e S(ek). Sendo assim e considerando o uso diário da rotina em uma aplicação real, o produto

|ES'(dl)|.|S(ek)| pode ser considerado como uma constante de pequena magnitude.

Uma vez conhecidos os estados de todos os DSs do sistema, é possível determinar a topologia de rede atual, cuja rotina é apresentada na Figura 3.10. A rotina de rastreio da topologia inicia com a criação de um conjunto Q, que recebe os índices das unidades geradoras ativas e cujas vizinhanças devem ser exploradas a fim de encontrar os equipamentos energizados. Em termos de estrutura, o conjunto Q contém todos os equipamentos listados na tabela TEQ identificados como geradores e energizados (TEQ[n].Status = 1). Outro conjunto (V) é criado para conter os equipamentos cuja vizinhança já tenha sido visitada, e começa vazio.

Com ambos os conjuntos criados, a rotina inicia um laço até que o conjunto Q fique completamente vazio. Cada iteração representa a busca por um equipamento energizado na vizinhança de um gerador n  Q. O conjunto das arestas incidentes no vértice n é atribuído ao conjunto E, e então é realizado um laço interno para verificar se a vizinhança de n está ligada por meio destas arestas. Assim, o equipamento n é removido de Q e incluído em V.

Capítulo 3 – Processador inteligente de alarmes 69

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Figura 3.10 – Fluxograma para rastreio da topologia de rede

Q = ∅?

Sim Não

Sim

Não

Q = {n | TEQ[n].Tipo = ‟gerador‟ ˄ TEQ[n].status = 1}

V = ∅ m = TDS[k].Vi Fim Início Escolha n  Q E = ∅? Não Sim Q ← Q \ {n} V ← V ∪ {n} Escolha k  E n = TDS[k].Vi? m = TDS[k].Vj Sim Não Q ← Q ∪ {m} m  Q ˅ m  V ? E = {TEQ[n].Arestas} E ← E \ {k} TDS[k].status = 1? Sim Não

O laço interno, responsável por verificar cada aresta em E, é executado da seguinte forma: escolhe-se e testa-se um DS k. Se o DS estiver aberto, o índice k é removido a partir do conjunto E, prosseguindo com a verificação de uma próxima aresta em E. Se o DS estiver fechado, verifica-se se o equipamento n está armazenado na tabela TDS como o primeiro ou o segundo vértices da aresta k, TDS[k].Vi e TDS[k].Vj respectivamente. Dessa forma, obtém-se o segundo vértice conectado através da aresta k, a qual é definida como m. O vértice m é incluído no conjunto Q caso o mesmo não tenha sido encontrado até o momento, caso contrário, ele é desprezado. Assim, o índice k é removido do conjunto E, e a iteração é finalizada.

Encerrada a rotina, os vértices contidos em V são os equipamentos energizados, ou seja, os que estão conectados aos geradores do sistema. A comparação dos equipamentos contidos em V com o campo status das seções armazenados na tabela TEQ permite determinar a área desligada, usando a tabela TED para armazenar os dados de equipamentos desligados. A complexidade desta rotina é O(m+n), uma vez que todo vértice e toda aresta do grafo devem ser explorados uma vez durante a busca no pior dos casos.

É importante salientar que após uma falta, uma seção pode estar energizada mesmo sem fluxo de potência através dele. Por exemplo, a operação da proteção de contra falha de disjuntor pode abrir apenas um terminal de linha, mantendo a outra extremidade conectada ao resto do sistema. Embora a falta não esteja presente nesses equipamentos, os sistemas de proteção das mesmas ainda podem oferecer informação útil para estimar a seção em falta. Sendo assim, estas seções também são inclusas na tabela TDE para posterior análise.