Dissertação
Estimação de estados multi-área de sistemas de distribuição de energia elétrica com suporte de redes neurais artificiais considerando variações topológicas e erros grosseiros
Autor
Almeida, Thales Schuabb de
Institución
Resumen
This work presents a methodology for State Estimation (SE) of Electrical Distribution Systems (EDS) based on Artificial Neural Networks (ANN), considering the
division of EDS into different areas, and performing the estimation using separate ANN
for each area, characterizing Multi-Area State Estimation (MASE). The estimations are
performed using few electrical measurements obtained from Phasor Measurement Units
or Smart Meters. The ANN are trained considering the measurement patterns and their
related true states of the electrical network, becoming able to estimate state for future
measurements not observed during the trainning process. The EDS modeling considers
topology changes, which are identified by monitoring the network switches status, and also
encompass the input variables of the ANN. Furthermore, the methodology also includes
methods for detection and correction of gross erros on the electrical measurements and
monitored switch status, as to ensure the estimatitor robustness against gross errors on the
measurements. Lastly, the estimations performed by each area’s estimators are sent to a
central agent responsible for synchronizing the estimated electrical variables and composing
the estimated state of the EDS as a whole. Tests were performed considering two networks
frequently used on the literature, and also on a real brazilian network computationally
simulated. The implementations were performed using the MATLAB software, and the
obtained results showcase the methodology effectiveness for state estimation considering
load variations, topology changes, and gross errors detected during monitoring. O presente trabalho apresenta uma metodologia para Estimação de Estados (EE)
de Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica (SDEE) baseada no uso de Redes Neurais
Artificiais (RNA), considerando a divisão do SDEE em áreas, e realizando sua estimação
a partir de RNA separadas para cada área, caracterizando a estimação multi-áreas. As
estimações são realizadas a partir de poucas medições de variáveis elétricas da rede, obtidas
a partir de Unidades de Medição Fasoriais, do inglês Phasor Measurement Units (PMU)
ou de Medidores Inteligentes (MI). As RNA são treinadas a partir de padrões de medições
e os referentes estados reais da rede elétrica, se tornando capazes de estimar estados
para novas medições futuras não observadas durante seu treinamento. A modelagem dos
SDEE considera variações topológicas, que são identificadas a partir do monitoramento
dos estados das chaves da rede, e também englobam as variáveis alimentadas às RNA
para realizar a estimação. Além disso, a metodologia também contempla métodos de
detecção e correção tanto de erros grosseiros nas medidas das variáveis elétricas, quanto na
aquisição dos estados das chaves do SDEE, de modo a garantir maior robustez do estimador
frente à ocorrência de erros grosseiros nas medições. Por fim, as estimações realizadas nos
estimadores de cada área são enviadas a um agente central responsável pelo sincronismo
das variáveis elétricas estimadas para formar o estado atual estimado do SDEE completo.
Testes foram realizados considerando dois sistemas de teste frequentemente utilizados
na literatura, além de um sistema real brasileiro simulado computacionalmente. As
implementações foram realizadas no software MATLAB, e os resultados obtidos apontam a
eficácia da metodologia para realizar a estimação das redes testadas considerando variações
de carga, variações topológicas, e tratamento dos erros grosseiros detectados durante o
monitoramento. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior