Métodos para projeto e fortalecimento de SMs

3.3.1 Sistemas de Medição Convencionais

Diversos métodos para projeto e fortalecimento de SMs convencionais têm sido de- senvolvidos ao longo das últimas décadas. A limitação dos primeiros métodos propostos era o tratamento dado às UTRs, pois em muitos nem se considerava a existência das mes- mas, sendo que, nas que consideravam, normalmente, eram requeridas muitas iterações para a sua identificação.

Em (CLEMENTS et al., 1982), foi apresentado um dos primeiros métodos que levou em consideração a existência das UTRs, baseando-se no algoritmo topológico para identi- ficação de MCs proposto por Clements, Krumpholz e Davis (1981). Porém a análise de confiabilidade do SM é realizada considerando a disponibilidade ou não da UTR, sendo que se pondera a perda de uma UTR um evento independente. Pelo fato de basear-se em um algoritmo que permite identificar apenas MCs, tal método permite determinar, dire- tamente, se uma UTR é crítica quando a mesma possui alguma medida crítica. Contudo podem existir UTRs críticas mesmo não possuindo MC (LONDON JR et al., 2001), e para

permitir a identificação dessas UTRs críticas, que não possuam MCs, o método proposto por (CLEMENTS et al., 1982) requer que o algoritmo de identificação de MCs seja proces- sado “p” vezes, sendo “p” o número de medidas transmitidas pela UTR em análise.

Ao considerar também a existência das UTRs, em (KORRES; CONTAXIS, 1994) foi desenvolvido um método para análise e fortalecimento de SMs que utiliza um algoritmo numérico para análise da redundância das medidas, para identificação de MCs e CCMs (KORRES; CONTAXIS, 1991). Portanto, assim como em Clements, Krumpholz e Davis (1982), esse método não consegue identificar diretamente as UTRs críticas que não pos- suem MCs.

Em (MAGNAGO; ABUR, 1999) foi apresentado um procedimento sistemático pelo qual um SM pode ser atualizado. Este procedimento produz um SM que pode resistir a qualquer perda de linha ou de uma única medida, sem que o sistema se torne não obser- vável.

Em (YEHIA et al., 2001) foi proposto um método para alocação de UTRs que tem como objetivo a obtenção de um SM que, além de garantir a observabilidade do sistema mesmo com a perda de uma UTR qualquer, não contenha MCs. Entretanto tal metodologia não se preocupa com a existência de CCMs e não possibilita a identificação de UTR crítica de forma direta.

Já o método proposto por London Jr. et al. (2002) permite determinar onde devem ser instalados medidores e UTRs, em um SEP, para a obtenção de um SM Confiável (SMC). O método baseia-se na análise da estrutura da matriz _∆, que permite identificar os con- juntos de medidas que caso perdidas fazem um sistema de potência observável torna-se não observável, assim como possibilita identificar UTRs críticas de forma mais direta e simples. Porém tal método não considera os custos de implantação do SMC.

Tal limitação foi superada em (VIGLIASSI et al., 2009), que apresentaram um AE que, combinado com as propriedades da _∆, permite a obtenção de um SM isento de MCs, CCMs, e UTRs críticas considerando múltiplas topologias, levando em consideração os cus- tos associados ao SMC.

Já em (ROCHA et al., 2010b) é apresentado o conceito de Conjunto Crítico de UTRs, aumentando o número de critérios técnicos a serem avaliados para determinação de um SMC. Outra característica dessa metodologia é a utilização de uma heurística construtiva combinada com uma meta-heurística Ant Colony Optimization (ACO). A heurística cons- trutiva é utilizada para a construção inicial da solução, garantindo soluções boas que são melhoradas pela meta-heurística.

Todas as metodologias citadas até aqui não consideram a existência de MFSs asso- ciadas ao SM. Adiante, analisar-se-ão métodos para superar tal limitação

3.3.2 Sistemas de Medição Fasoriais Sincronizados

Conforme mencionado no capítulo 1, nos últimos anos, diferentes abordagens foram surgindo para projeto de SMs fasoriais sincronizados.

Em (AL-MOHAMMED et al., 2011) foi utilizado um algoritmo de evolução diferen- cial para a obtenção de SMs observáveis, onde a observabilidade é avaliada de acordo com as diretrizes da observabilidade topológica, sendo que o objetivo é a minimização do nú- mero de UMFs e, ao mesmo tempo, garantir o máximo de redundâncias das MFSs. O mesmo ainda permite o fortalecimento ou realocação de medidores, considerando a possi- bilidade de o SEP operar com múltiplas topologias.

Em (KOUTSOUKIS et al., 2013) é proposta uma metodologia baseada na meta- heurística Tabu Search, para a obtenção de SMs fasoriais sincronizados através da aloca- ção ótima de UMFs. Além dos ótimos resultados encontrados pela metodologia, o grande diferencial da metodologia é que a avaliação da observabilidade do SEP é feita por método numérico.

Ainda nos métodos heurísticos, em (HUI-LING et al., 2013) é proposto um Algo- ritmo Genético (AG) melhorado, chamado de MST-GA, que, combinado com teoria de grafo, possibilita reparar soluções infactíveis. O problema é formulado para minimizar o número de UMFs instaladas e maximizar a redundância das medidas.

Outros métodos para projeto de SMs fasoriais sincronizados, também baseados em meta-heurísticas, que priorizam a minimização do número de UMFs a serem instalados têm sido propostos, tais como AG (ALLAGUI et al., 2012), Particle Swarm Optimization (PSO) (WANG et al., 2012) e Simulated Anneling (SA) (BALDWIN et al., 1993; WANG et al., 2012).

Uma vasta revisão bibliográfica sobre métodos para projeto de SMs com MFSs pode ser encontrada em (MANOUSAKIS et al., 2012).

3.3.3 Sistemas de Medição Híbridos

Devido ao elevado custo das UMFs, a total substituição do SM convencional para o SM fasorial sincronizado será de forma gradativa. Por conseguinte, faz-se necessário que

as metodologias possibilitem o tratamento de UMFs simultaneamente com medidas con- vencionais.

Nenhum dos métodos citados até aqui leva em consideração a existência de medidas convencionais (SCADA) em conjunto com MFSs, o que já é uma realidade nos SEPs. Tal limitação foi superada em alguns artigos, como, por exemplo, em (CHAKRABARTI et al., 2009; ABBASY; ISMAIL, 2009; CIPRIANI; COSTA, 2010; KAVASSERI; SRINIVASAN, 2011; AZIZI et al., 2013; ESMAILI et al., 2013), conforme se observará a seguir.

Em (CHAKRABARTI et al., 2009) é apresentada uma metodologia para alocação de UMFs visando garantir a observabilidade completa do SEP na existência, ou não, de medidas convencionais de fluxo/injeção previamente instaladas. A metodologia faz uso de programação quadrática para minimizar o número de UMFs e maximizar a redundância das medidas garantindo a observabilidade completa do SEP. Também assegura a obser- vabilidade do SEP em condições normais de operação, bem como sob contingência, para o caso de perda de uma linha de transmissão ou de uma única UMF.

Em (ESMAILI et al., 2013), utilizando programação linear inteira mista, a metodo- logia minimiza o número de UMFs, bem como maximiza a redundância das medidas con- siderando todos os critérios técnicos da metodologia (CHAKRABARTI et al., 2009). Con- tudo a metodologia apresenta um diferencial quanto à possibilidade de proibir instalação de UMFs em barras radiais. Nessa condição, a metodologia assume que barras radiais possuem medidas de fluxo para efeito de tarifação, portanto não seria necessária a insta- lação de UMFs para garantir a observabilidade.

Já em (ABBASY; ISMAIL, 2009) é proposta uma metodologia baseada em progra- mação linear inteira binária para alocação de UMFs que, ao contrário das metodologias até aqui citadas, trata o problema de observabilidade em condições normais de operação, bem como na perda de múltiplas UMFs.

Nenhuma das metodologias até aqui apresentadas, para projeto e fortalecimento de SMs híbridos, levava em conta a possibilidade de limitar o número de canais de comu- nicação das UMFs. Tal limitação foi superada em (AZIZI et al., 2013) e (EMAMI; ABUR, 2010), onde todas as UMFs podem apresentar o mesmo número definido de canais de co- municação.

Como é mais comum a falha de canais de comunicação de uma UMF do que a perda total da UMF (ALBUQUERQUE; PAUCAR, 2013), é de fundamental importância que o SM híbrido não apresente nenhuma MC. Em (CIPRIANI; COSTA, 2010) foi apresentada uma metodologia que permite a obtenção de um SM híbrido, em que é garantida a obser- vabilidade do SEP mesmo na perda de qualquer medida. Portanto, é assegurado que não

existem MCs no SM. Para tanto, inicialmente, a metodologia instala UMFs para garantir a observabilidade para posteriormente aumentar o NRL instalando medidas convencio- nais, assim, obtendo um SM híbrido.

Como foi possível perceber, existem diversas metodologias para projetos e fortale- cimentos de SMs convencionais, fasoriais sincronizados e híbridos, porém, todas traba- lham de forma isolada e restrita quanto a critérios técnicos. Sendo assim, a metodologia proposta vem para superar tais limitações, propondo em um único método obter SMCs convencionais, fasoriais sincronizados e híbridos.