Algoritmo heurístico para localização ótima de uPMUs considerando a melhoria da confiabilidade do sistema de distribuição

Abstract

As redes de distribuição são a principal fonte de interrupções de energia dentro do sistema elétrico de potência. Neste contexto, para evitar penalidades por violação dos limites estabelecidos nas normas para o fornecimento de energia elétrica, as concessionárias de distribuição são incentivadas a aplicar estratégias que contribuam para melhorar a confiabilidade e a qualidade do serviço prestado. Assim, as microunidades de medição fasorial (uPMUs) estão sendo cada vez mais utilizadas dentro das concessionárias pois, devido à sua capacidade de medir sincrofasores de forma rápida e precisa, permitem melhorar o monitoramento das redes de energia. Neste trabalho apresenta-se um método de localização ótima de uPMUs (LOP) baseado na resolução de um algoritmo de localização de faltas (ALF) que visa reduzir os tempos de busca de contingências das equipes de manutenção. Primeiramente, o ALF está baseado em um método de estimação de estado que utiliza as medições registradas por uma quantidade limitada uPMUs, juntamente com pseudo-medições, para localizar com sucesso a linha com falta. Primeiro apresenta-se a formulação geral das estimações de estado sob a suposição de que todas as barras são monitoradas. Posteriormente, define-se o método a ser seguido para detectar uma falta com um número reduzido de uPMUs. Por sua vez, o algoritmo de LOP proposto, diferentemente dos múltiplos trabalhos encontrados na literatura que desenvolvem métodos para localização ótima baseados apenas em restrições de observabilidade, permite encontrar a melhor localização das uPMUs através de uma função objetivo que visa melhorar a confiabilidade do sistema de distribuição através da minimização de um índice de confiabilidade. O método proposto é validado em um sistema de distribuição trifásico de 39 barras, onde o índice da duração da interrupção é reduzido em 22,01% com a alocação de apenas duas uPMUs.

Distribution networks are the primary source of power outages within the electrical power system. Thus, to avoid penalties for violation of stablished limits in standards for the supply of electricity, distribution utilities are incentivized to propose strategies that improve the reliability and quality of the service provided. In this context, micro phasor measurement units (uPMUs) are increasingly being used within utilities because, given their ability to quickly and accurately measure synchrophasors, they allow for improving monitoring of power networks. In this work an optimal placement of uPMUs (OPP) method is presented based on the resolution of a fault location algorithm (FLA) that aims to reduce contingency search times by maintenance crews. At first instance, the FLA is developed based on a state estimation method that uses the measurements recorded by a limited number of micro-phasor measurement units uPMUs, along with pseudo measurements, to successfully locate the faulted line. First, the general formulation of the state estimation is presented under the assumption that all the buses are monitored. Then, the method to be followed to detect a fault with a reduced number of uPMUs is defined. In turn, the proposed OPP algorithm, unlike the multiple works found in the literature which develop methods for optimal location based only on observability constraints, allows finding the best location of uPMUs through an objective function that aims to improve the reliability of the distribution system by minimizing a reliability index. The proposed method is validated in a 39- bus three-phase distribution system, where the outage duration index is reduced by 22.01% by deploying only two uPMUs.