Identificação da topologia operativa de redes elétricas com base em testes de hipóteses e estatística bayesiana

Abstract

A ocorrência de erros de topologia na configuração de redes elétricas compromete a precisão dos resultados de aplicativos de apoio à operação em tempo real a serem executados posteriormente, tais como a estimação de estados e análise de contingências. Com o intuito de solucionar este problema, neste trabalho é apresentado um novo método para determinar a topologia operativa da rede que é melhor suportada pelas medidas analógicas disponíveis, em condições iniciais de erro de topologia. O método proposto realiza o teste de hipóteses baseado no teorema de Bayes e no critério do mínimo expoente da função densidade de probabilidade associada às hipóteses alternativas. Para a obtenção das hipóteses candidatas, é utilizado o teorema de Sherman-Morison-Woodbury que adiciona estabilidade numérica ao método e reduz o esforço computacional exigido para a atualização das configurações de cada hipótese alternativa. O método proposto é avaliado mediante testes envolvendo subestações de três diferentes sistemas-teste, um de menor porte, tutorial, que visa ilustrar detalhadamente a aplicação; e os sistemas-teste de 24 e 30 barras do IEEE, todos contendo subestações modeladas no nível de seção de barra. São analisados diferentes tipos de erros de topologia e diferentes arranjos de subestações. Os resultados obtidos demonstram a eficiência da metodologia proposta.

Abstract: Topology errors contaminating network configuration results compromise the performance of subsequently executed applications such as state estimation and contingency analysis. This work presents a new method for determining the topology which is best supported by available analog measurements, under initial conditions of topology error. The proposed method it is based on hypothesis testing, Bayes?theorem, and the minimum exponent of the probability density function associated with the alternative hypotheses. The Sherman-Morison-Woodbury theorem is used to obtain the candidate hypotheses, which adds numerical stability to the method and reduces the computational effort required for updating the configurations of each alternative hypothesis. The proposed method is assessed through test performed on three different test systems, one small test system, tutorial, which aims to illustrate the application in detail; and the IEEE 24-bus and IEEE 30-bus test systems.