OPERAÇÃO OTIMIZADA INTELIGENTE DE GRUPOS GERADORES HIDRELÉTRICOS GUILHERME S. BASTOS

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1 Aais o XIX Cogresso Brasileiro e Automática, CBA 0. OERAÇÃO OTIMIZADA INTELIGENTE DE GRUOS GERADORES HIDRELÉTRICOS GUILHERME S. BASTOS Cetro e Referêcia em Tecologias a Iformação, Istituto e Egeharia e Sistemas e Tecologias a Iformação, Uiversiae Feeral e Itaubá Av. BS, 303. Itaubá-MG EDSON C. BORTONI, TIAGO V. V. FERREIRA Cetro e Excelêcia em Eficiêcia Eergética, Istituto e Sistemas Elétricos e Eergia, Uiversiae Feeral e Itaubá Av. BS, 303. Itaubá-MG s: Abstract This paper proposes a ew metho for optimizatio of uits i hyroelectric power plats. This metho executes the optimizatio of the ispatche power istributio betwee the uits i a power plat. We preset a compare ifferet moes a optimizatio algorithms for this problem, which are i use i the optimizatio simulatio applie to Rio Boito Small ower lat, whose efficiecy curves were built i fiel tests. Keywors Hyroelectric power plats, Operatio optimizatio, Itelliget optimizatio. Resumo Este artigo apreseta uma proposta e otimização a operação e grupos geraores em cetrais hirelétricas através a istribuição otimizaa a potêcia espachaa pela cetral etre as suas uiaes geraoras. São apresetaos e comparaos iferetes moos e algoritmos e otimização, os quais são utilizaos a simulação a otimização a CH Rio Boito, a qual ispõe e curvas e reimeto que foram levataas em testes e esaios em campo. alavras-chave Cetrais hirelétricas, Otimização e operação, Otimização iteligete. Itroução Este trabalho implemeta um métoo iteligete e istribuição e carga etre uiaes geraoras e cetrais hirelétricas, e moo a maximizar o reimeto global a trasformação a eergia potecial, armazeaa os reservatórios e água, em eergia elétrica. Uma ova metoologia para a otimização a operação é proposta a qual evita a ecessiae a meição e reimeto para se trabalhar em um poto ótimo, reuzio os custos e permitio que a metoologia possa ser replicaa em iversas cetrais. A fim e valiar o métoo, foram realizaos testes em uma usia piloto, comprovao assim, a eficácia o métoo e operação otimizaa. or se tratar e um proeto iovaor, a proposta abre um leque e possibiliaes para ovas pesquisas a área e otimização em tempo real, permitio seu aprimorameto e, cosequetemete, a obteção e melhores resultaos. Desevolvimeto a esquisa A metoologia clássica e espacho e potêcia etre uiaes geraoras pertecetes a uma cetral hirelétrica assume que toas estas uiaes apresetam mesmas características e custo e operação, e moo que a potêcia total espachaa acaba seo alocaa proporcioalmete ao úmero e uiaes ISBN: ispoíveis, ou sea, a potêcia geraa em caa uiae é estabelecia iviio-se a potêcia total espachaa pelo úmero e uiaes ispoíveis. Etretato, o critério e istribuição igualitária etre uiaes geraoras esbarra em uas questões e cuho prático. A primeira é cosierar que as uiaes, embora semelhates, apresetam mesmos custos e operação, e a segua é utilizar-se e toas as uiaes ispoíveis. Mesmo que uas máquias seam oriuas e um mesmo proeto, ou sea, empreguemm materiais e mesmas características elétricas e mecâicas em suas costruções, sempre haverá ifereças, pricipalmete evio ao arrao a cetral, que resultará em iferetes motates e pera e eergia, levao a reimetos e custos e operação istitos. Com isso, o carregameto e uma máquia poe ser mais favorável o que e outra. Certamete esta otimização poeria ser realizaa com a meição olie o reimeto e operação as uiaes, como apresetao por Bastos (004), e Bortoi, Souza e Bastos (007), alocao a potêcia espachaa e moo a se obter o maior reimeto a cetral. or outro lao, a meição e reimeto implica em meição e iversas graezas comumete oerosas e ão ispoíveis em cetrais, a saber, quea líquia e vazão em caa uiae geraora. Neste setio, este trabalho procura resolver parte o problema apresetao através o esevolvimeto e métoos que couzam à operação otimizaa as 553

2 Aais o XIX Cogresso Brasileiro e Automática, CBA 0. uiaes geraoras e uma cetral empregao equipametos ispoíveis o mercao acioal a custos relativamete baixos. Neste caso, ao ivés e se meir a vazão turbiaa em caa uiae geraora, será meia apeas a pressão o fial o couto forçao. Quato maior for a pressão este poto, meor é a vazão turbiaa. Em seguia, através e um processo iterativo, procurar-se-á ateer à potêcia espachaa a um meor custo. Empregao-se esta técica, ão se saberá qual o exato valor o reimeto e operação as uiaes ou a cetral como um too, mas, com certeza, posto que os reimetos as uiaes são fuções côcavas com a vazão, ter-se-á uma operação com reimeto máximo. A proposta e otimização a operação é um processo iterativo e se ivie em uas etapas. A primeira etapa emprega um métoo Offlie para istribuição a potêcia espachaa etre as uiaes geraoras. Este proceimeto efie uma coição iicial e operação para a segua etapa. A segua parte o processo é Olie, e poe ter o seu úmero e iterações reuzio evio às coições iiciais estabelecias ateriormete. A este processo e otimização que utiliza os moos Offlie e Olie será eomiao como moo e otimização híbrio O-Offlie. A metoologia e esevolvimeto partiu a efiição a cetral a ser utilizaa como piloto, a saber, CH (equea Cetral Hirelétrica) Rio Boito. Em seguia foram realizaos esaios para a etermiação a curva e reimeto os grupos geraores e as peras hiráulicas os sistemas e aução, visao comparar os resultaos obtios a partir a técica proposta com os resultaos obtios a partir e técicas covecioais. 3 roeto o Sistema e Otimização O obetivo o sistema e otimização é, a partir a potêcia a ser espachaa, iformar ao operaor qual istribuição e cargas eve ser feita etre as uiaes e moo a maximizar o reimeto global a usia. A otimização proposta opera o moo Olie, ou sea, a busca pela maximização o reimeto ocorre com o sistema em operação através e iterveções o operaor a istribuição e cargas etre as uiaes, as quais são sugerias pelo sistema. Uma variação este moo e otimização é proposta, o O-Offlie, a qual curvas e reimeto as uiaes levataas em esaios prévios (moo Offlie) são utilizaas para o cálculo a istribuição ótima teórica e potêcia as uiaes, buscao assim acelerar a covergêcia o sistema. 3. Cálculo o reimeto a usia O reimeto (η) e um grupo geraor poe ser represetao como um fator e coversão etre potêcia elétrica ativa etregue ao sistema pelo geraor ( elétrica ) e potêcia hiráulica recebia pela turbia ( hiráulica ): Ou mais especificamete: elétrica hiráulica s oe s represeta a potêcia e saía o geraor, e e represeta a potêcia e etraa a turbia. A relação etre o reimeto e a potêcia ativa geraa istatâea poe ser geralmete aproximaa por uma fução quarática (Arce, Ohishi e Soares, 00), assumio a forma apresetaa por: a e b c oe as costates a, b e c epeem o grupo geraor em questão. Como exemplo, poe-se utilizar (4) (resultao e regressão quarática os aos esaiaos em campo), a qual relacioa o reimeto e a potêcia ativa o um grupo geraor # a CH Rio Boito, cuo gráfico é mostrao a Figura. 5, , ,496 oe η é o reimeto e a potêcia ativa (kw) etregue pelo grupo geraor. oe-se otar, aalisao a Figura, a existêcia e um reimeto máximo (cosierao a liha e teêcia e ão os aos levataos em campo), este caso com valor em toro e 78,7% para uma potêcia geraa aproximaa e 7000 [kw]. Figura. Curva Reimeto x otêcia Geraa, Uiae, CH Rio Boito () () (3) (4) Daa uma potêcia a ser espachaa, o úmero e máquias ispoíveis para geração em uma cetral e si como potêcia e saía o geraor pertecete ao grupo geraor i, tem-se: ISBN:

3 Aais o XIX Cogresso Brasileiro e Automática, CBA 0. s s... s s Defiio ei como potêcia e etraa a turbia pertecete ao grupo geraor i e com η G represetao o reimeto global a cetral, tem-se: G s e s e oeo-se obter ei e (): s G s s s s e s s s e s oe η i represeta o reimeto o grupo geraor i. Aalisao (5) em couto com (7), percebe-se que η G poerá assumir iversos valores epeeo as potêcias istribuías às máquias. ara qualquer potêcia emaaa pela cetral, sempre existirá uma istribuição e cargas as máquias ispoíveis, e moo a se obter o maior reimeto global possível, ou em outras palavras, ecotrar o reimeto global ótimo (η * G). * s * s... s * * s s oe * si represeta a potêcia e saía o geraor pertecete ao grupo geraor i que forece η * G. ara os casos aboraos por Ribas (00), oe são cosieraos grupos geraores iêticos, a ivisão e cargas eve ser feita e maeira igualitária para a obteção e η * G, obeeceo à seguite equação: * si (5) (7) Cosierao que os grupos geraores amais serão iêticos, a ivisão igualitária e cargas etre as máquias ão forecerá η * G. 3. Cálculo o reimeto a usia utilizao o moo Offlie (8) (9) O obetivo a otimização a ser realizaa é maximizar o reimeto global a cetral através a istribuição e cargas etre os grupos geraores. No moo Offlie, a otimização é solucioaa matematicamete por métoos e programação quarática, seo que evem ser cohecias a priori as equações e reimeto e caa uiae geraora. ara este moo, eve-se etão, como passo iicial, efiir a fução obetivo e maximização o reimeto global:... maxg... sa mi max oe η e represetam o reimeto e potêcia ativa o grupo geraor, respectivamete; represeta a potêcia total emaaa; e mi e max represetam a região e trabalho o grupo geraor através e potêcia ativa míima e potêcia ativa máxima, respectivamete. Cosiera-se este moelo uma quea líquia ão variável. 3.3 Cálculo o reimeto a usia utilizao o moo Olie Moelos matemáticos são represetações simplificaas a realiae que preservam, para etermiaas situações e efoques, uma equivalêcia aequaa (Golbarg e Lua, 000). Através esta afirmação, poe-se cocluir que em sempre moelos matemáticos são boas aproximações a realiae, pricipalmete aqueles que ão prevêem variações físicas e químicas, ao logo o tempo e períoos o ia. ortato, o moo Olie parte a premissa que moelos ão precisam ser levataos, ese que se teha como meir, em tempo real, as variáveis e um sistema, ecessárias em muitas operações e maximização e/ou miimização e fuções. Neste caso, o tempo real represeta que um cotrolaor específico realiza iterveções perióicas o sistema, e acoro com os aos que estão ispoíveis o mometo a iterveção, as quais são realizaas até que haa covergêcia para um resultao cosierao ótimo. No caso o problema apresetao este trabalho, a istribuição e carga etre as uiaes geraoras são moificaas e forma perióica e acoro com a variação e meições, as quais poem ser reimeto, vazão ou pressão. A grae vatagem apresetaa o moo Olie é que certamete seus resultaos se apresetarão melhores o que o moo Offlie, ao a iexistêcia as simplificações e coições operacioais o mometo o levatameto o moelo matemático utilizao a otimização em questão. O obetivo a otimização a ser realizaa é maximizar o reimeto global a cetral através a istribuição e cargas etre os grupos geraores. No moo Offlie, a otimização é solucioaa matematicamete por métoos e programação quarática, seo que se evem cohecer a priori as equações e reimeto e caa uiae geraora. ara este moo, eve-se etão, como passo iicial, efiir a fução obetivo e maximização o reimeto global: (0) ISBN:

4 Aais o XIX Cogresso Brasileiro e Automática, CBA Otimização utilizao meior e reimeto A otimização a geração everá obeecer à fução obetivo apresetaa em (0), portato, algumas variáveis everão ser iformaas ao cotrolaor resposável pela istribuição e cargas às máquias. As úicas variáveis a serem iformaas ao sistema são reimeto iiviual (η ), potêcia ativa iiviual ( ) e potêcia emaaa ( ). A variável eve ser etraa uma úica vez pelo operaor; as variáveis η e everão ser iformaas ao sistema por ispositivos e meição específicos, em tempo real e com taxas e atualização aequaas. A variável poe ser iformaa ao sistema por relés igitais microprocessaos, ispoíveis em grae varieae o mercao; a variável η poe ser forecia por meiores e reimeto; como exemplo, poe-se citar o meior esevolvio por Bortoi (003) Otimização utilizao meição e vazão ara uma potêcia e saía costate, o reimeto é iversamete proporcioal à potêcia e etraa, ou sea, aa uma potêcia emaaa a ser satisfeita, o reimeto será máximo quao a potêcia hiráulica a etraa a turbia for míima. Tem-se que a potêcia hiráulica ( hiráulica ) poe ser calculaa por: g Q hiráulica H L oe g é a aceleração a graviae local (m/s ), Q é a vazão turbiaa (m 3 /s) e H L é a quea líquia (m) obtia como a ifereça etre a quea bruta a cetral e as peras hiráulicas o circuito e aução. Sabeo-se que a potêcia hiráulica é proporcioal à vazão turbiaa e que o reimeto é máximo quao a vazão é míima, poe-se efiir uma ova fução obetivo: miq sa T Q mi max () () oe Q represeta a vazão forecia à turbia pertecete ao grupo geraor, e Q T represeta o somatório as vazões as turbias a cetral. O cotrole everá buscar a istribuição e potêcias as máquias e forma a miimizar a vazão total água forecia às turbias. Com isto, o usuário ão terá acesso ao reimeto iiviual as máquias e reimeto global a cetral, mas terá certeza e uma operação mais ecoômica pela imiuição a quatiae e combustível, este caso a água, para uma mesma potêcia emaaa. A meição a vazão poe ser feita a etraa as turbias (Q A, Q B e Q C ), ou o couto forçao (Q T ), logo ates e sua ivisão, que represeta o somatório as vazões Q A, Q B e Q C. Este métoo apreseta como vatagem a elimiação o meior e reimeto em casos oe ão há iteresse a iformação e reimetos ao usuário ou sistema Otimização utilizao meição e pressão A otimização o reimeto utilizao o critério a meição e vazão apreseta o icoveiete o alto custo os trasutores e vazão. Este problema poe ser solucioao utilizao iformações e pressão absoluta a etraa a turbia, á que trasutores e pressão são muito mais baratos o que trasutores e vazão. Esta opção é vália á que existe uma fução que relacioa a pressão a etraa a turbia (p ) com sua vazão e etraa (Q) (Bastos, 004): 3 K K Q K p oe K, K e K 3 são costates relacioaas a aspectos itrísecos e costrutivos a usia, os quais são etalhaos em (Bastos, 004). Aalisao (3) ota-se que a pressão a etraa a turbia imiui e acoro com o aumeto a vazão. Como, para uma potêcia emaaa, há uma melhora o reimeto global com a imiuição a vazão. Como visto a seção aterior, poe-se cocluir que o aumeto a pressão a etraa a turbia implicará o aumeto o reimeto global. Na busca o reimeto global ótimo, poe-se efiir a seguite fução obetivo: max p sa mi max (3) (4) Com p represetao a pressão meia o couto forçao (ates e sua ivisão). Esta estratégia e otimização apreseta os mesmos coceitos a otimização utilizao meição e vazão, oe o usuário poe ão ter acesso aos aos e reimeto, mas terá a certeza e estar operao e forma mais ecoômica. 3.4 Cálculo o reimeto a usia utilizao o moo O-Offlie Apesar o moo e otimização Olie apresetar melhores resultaos o que o Offlie, existe o problema o poto e partia o algoritmo e busca a melhor solução, o qual será fator etermiate em ISBN:

5 Aais o XIX Cogresso Brasileiro e Automática, CBA 0. sua velociae e covergêcia. otos e partia mal escaloaos, certamete causarão um úmero muito grae e buscas até a covergêcia, fato que poe ser um agravate o caso e otimizações ocorreo em tempo real. No caso o problema em questão, acarretará em muitas iterveções a istribuição e carga etre as máquias, as quais represetam um fator ieseável a operação e sistemas críticos (como é o caso e uma usia hirelétrica). De moo a ateuar o icoveiete e muitas iterações em tempo real, eve-se tetar iformar ao sistema e otimização um poto e partia que estea próximo o resultao ótimo. Desta forma, é apresetao este trabalho a operação O-Offlie, o qual é um moo e otimização híbrio os moos Olie e Offlie. O poto e partia para o moo Olie é calculao pelo moo Offlie, partio-se a premissa que, teoricamete, o valor iformao pelo Offlie é ótimo, ou o pior os casos, próximo o ótimo. Desta forma, espera-se que, para coições próximas o mometo o levatameto o moelo matemático utilizao o moo Offlie, o úmero e iterações a busca a melhor situação sea reuzio. ortato, o moo O-Offlie busca a velociae e covergêcia o moo Offlie e os melhores resultaos apresetaos pelo moo Olie. 3.5 Algoritmos e busca a melhor solução A otimização proposta por este trabalho tem como obetivo ser realizaa em tempo real e sem a ecessiae o levatameto os moelos (reimeto x potêcia ativa geraa) os grupos geraores. O sistema e otimização cotará com etraas e saías específicas. Terá como etraa as meias e potêcia ativa as máquias, e valores e reimeto, vazão ou pressão. Como saía terá a atuação a referêcia o regulaor e velociae, o qual é resposável pelo cotrole a potêcia hiráulica etregue a turbia. O sistema e otimização realizará perturbações o sistema e geração e forma a tetar buscar o reimeto global ótimo. As perturbações o sistema everão obeecer a critérios e estabiliae e mater sempre a potêcia emaaa a forma mais costate possível. O algoritmo e otimização cosierará a busca o melhor reimeto como um problema e otimização combiatória. ara isto, a leitura as etraas e atuação a saía eve ser realizaa e maeira iscretizaa, eteeo que se eve, para uma aa potêcia emaaa, ecotrar a combiação e potêcias as uiaes que leve ao máximo reimeto, seguio os critérios apresetaos por (0), (), ou (4), coforme etraa utilizaa o sistema e otimização. Um problema e otimização combiatória poe ser resolvio utilizao-se métoos exatos ou métoos heurísticos (Golbarg e Lua, 000). Sabe-se que métoos exatos buscam a solução ótima, mas são oerosos com relação ao tempo gasto a busca, o que os toram impraticáveis para otimizações em tempo real. ortato, a utilização e métoos heurísticos se aplica bem a este problema e otimização, pois vem a forecer boas soluções (em algus casos ótimas) em um tempo e execução razoável. Ates a efiição a heurística a ser utilizaa o problema, eve-se estabelecer o estao iicial o sistema e geração, e só assim iiciar a busca a melhor solução. É e praxe, a maioria as compahias elétricas, utilizar potêcia igualmete iviia etre as máquias a geração e uma potêcia emaaa qualquer. Isto leva a um reimeto ótimo caso se teha grupos geraores iêticos, como citao por Ribas (00). Etretato, a teoria ão se repete a prática, pois uca haverá grupos geraores exatamete iêticos, em mesmo ates e serem postos em operação. artio-se o pricípio e que ão existem grupos geraores iguais, mas semelhates, a ivisão e cargas e forma igualitária é um bom poto iicial para o algoritmo e otimização a ser esevolvio. ara grupos geraores ão semelhates, poe-se escolher potos e operação ao acaso, e acoro com a experiêcia prévia e especialistas ou operaores, e moo a ão causar muitas iterações o sistema. Depois e feita a ivisão igualitária e potêcias etre máquias eve-se meir o reimeto a cetral (η G ). arte-se etão a busca a melhor solução realizao combiações e potêcia etre os grupos geraores, utilizao um passo pré-efiio, bem como seus múltiplos, mateo a soma total sempre igual à potêcia total emaaa, até que se ecotre o poto ótimo e operação. O passo pré-efiio eve ser tal que ão provoque istabiliae o sistema. O algoritmo e busca everá cotar com um passo e busca pré-efiio (asso Curto ou asso Logo), e pricipalmete coter uma heurística capaz e guiar a busca a istribuição e potêcias as máquias que retore o melhor reimeto global. A heurística a ser utilizaa este problema será a a Subia e Ecosta pela Trilha mais Ígreme (Bastos, 004), que everá tomar o camiho que mostrar sempre a maior variação e reimeto. 4 Estuo e Caso: CH Rio Boito O sistema e otimização proposto foi implemetao, a forma e simulação, a CH Rio Boito (Figura ), a qual está localizaa o Rio Sata Maria, o muicípio e Sata Maria e Jetibá, estao o Espírito Sato. A CH cota com três grupos geraores e tem potêcia istalaa e,5 [MW]. As especificações os grupos geraores são apresetaas a Tabela. É comprovao este estuo e caso, a eficiêcia o sistema e otimização proposto, realizao-se comparações etre os moos e algoritmos propostos. ISBN:

6 Aais o XIX Cogresso Brasileiro e Automática, CBA 0. caso o moo O-Offlie, a istribuição iicial é ecotraa pela otimização e reimeto Offlie, baseaa as curvas e reimeto levataas o esaio em campo. Figura. Grupos geraores, CH Rio Boito Tabela. Daos pricipais a CH Rio Boito. Figura 3. Curva Reimeto x otêcia Geraa, Uiae, CH Rio Boito. 4. Esaios e campo Foram realizaos esaios a CH Rio Boito, com o ituito e se fazer o levatameto a curvas e reimeto as uiaes geraoras, as quais são utilizaas para o cálculo a istribuição ótima e cargas os moos Offlie e O-Offlie. As curvas e reimeto as uiaes,, e 3, são apresetaas as Figuras, 3 e 4, respectivamete. A quea bruta (H b ) o mometo as aquisições e aos ão apresetou variação sigificativa, seo cosieraa como 58 [m]. Nos gráficos são apresetaas as fuções e reimeto em fução a potêcia geraa, as quais foram etermiaas por regressão quarática. É importate ressaltar, que as fuções iformaas são válias apeas para a faixa e potêcias esaiaas, 4500 [kw] a 7500 [kw]. Além as curvas e reimeto, a curva e vazão por potêcia geraa as uiaes geraoras é apresetaa (Figura 5). Como a otimização foi realizaa a forma e simulação, a fução e vazão por potêcia, ecotraa por regressão liear, é utilizaa o moo Olie como estimativa e meição para uma aa potêcia geraa. Cabe aqui ovamete ressaltar que a fução ecotraa é vália somete para a faixa e potêcia esaiaa. 4. Otimização a geração De moo a comprovar a eficiêcia o sistema e otimização proposto, foram simulaas várias coições operativas com iferetes potêcias a serem espachaas pela usia (cosierao Hb = 58 [m]). Os resultaos são apresetaos a Tabela, oe a istribuição iicial e potêcias é iicaa para caa moo e otimização. No caso o moo Olie, a istribuição iicial se baseia a ivisão igualitária e carga etre uiaes geraoras; á o Figura 4. Curva Reimeto x otêcia Geraa, Uiae 3, CH Rio Boito. Figura 5. Curvas Vazão x otêcia Geraa, CH Rio Boito, H b = 58[m]. A importâcia a istribuição iicial e cargas fica clara a questão a imiuição o úmero e iterações, que para este caso é meor o moo O- Offlie. O melhor esempeho o moo O-Offlie em relação ao moo Olie eve ser cosierao apeas para o algoritmo e asso Curto, oe o úmero e iterações o O-Offlie é meor, ou o pior os casos igual, o que o Olie. ISBN:

7 Aais o XIX Cogresso Brasileiro e Automática, CBA 0. Tabela. Resultaos a Simulação CH Rio Boito (H b = 58[m]). Moo total (kw) Distrib. Iicial (kw) Distrib. Ótima (kw) Qt iicial 3 (m³/s) 3 Qt ótima (m³/s) Iterações asso Curto asso Logo Gaho (%) O-Offlie , , ,9004 Olie , ,505 O-Offlie , , ,9953 Olie , ,77 O-Offlie , , ,00 Olie , ,398 O-Offlie , , ,048 Olie , ,3566 O-Offlie , , ,348 Olie , ,669 Como o algoritmo asso Logo (Bastos, 004) apreseta a peculiariae e, as iterações, retorar à istribuição o passo aterior e a ifereça etre a istribuição iicial e potêcias ser pequea para os moos O-Offlie e Olie, a sua aálise e esempeho fica comprometia. Etretato, poe-se afirmar que este algoritmo é superior ao asso Curto, ao ter ecotrao a mesma solução em um úmero bem meor e iterações. 4. Variações o reimeto De acoro com a curva colia e uma turbia hipotética (Figura 6), o reimeto epee e três variáveis: vazão, potêcia geraa, e quea bruta. Geralmete, um esaio e reimeto as uiaes geraoras e uma usia é realizao para a quea bruta que se apreseta aquele istate, ou sea, as fuções levataas e reimeto ão seriam aequaas para a otimização em coições operativas ivergetes. estimativa a variação a potêcia geraa com a variação a quea bruta, cosierao a mesma vazão: 3 H H oe é a potêcia cosieraa, a potêcia omial, H a quea cosieraa, e H a quea omial. (5) Figura 6. Curva colia e uma turbia hipotética. Desta forma, a otimização Offlie se apreseta aia mais ieficiete em casos oe há variação sigificativa e ível o reservatório, como o caso a seca ocorria o reservatório a CH Rio Boito em 00 (Figura 7). ortato, tora-se aia mais ecessário o uso e estratégias e otimização os moos Olie, as quais estão aturalmete aptas a se aaptar a estes tipos e situação. De moo a simular o impacto a imiuição o valor a quea bruta, foram utilizaas as equações e semelhaça e turbias hiráulicas (Souza, Satos e Bortoi, 999), a partir as quais se poe fazer uma Figura 7. Seca o reservatório CH Rio Boito. Na simulação realizaa, foi estimaa a variação a curva e vazão e potêcia para uma imiuição e 5 [m] a quea bruta, ou sea, H b = 53[m] (Figura 8). As simulações foram realizaas a mesma maeira aterior, ou sea, cosierao os moos O-Offlie e Olie (Tabela 3) e algoritmos asso Curto e asso Logo. oe-se verificar que o métoo O-Offlie mostra-se pior o que o Olie, fato que poe ser explicao pelas curvas e reimeto serem aplicaas à quea bruta aterior (H b = 58 [m]). Etretato, a questão mais importate que eve ser aqui aalisaa, é que a istribuição ótima as máquias sofreu grae variação, fator que certamete ão seria cosierao quao utilizao apeas o moo Offlie para otimização. É também iteressate otar, que para se gerar mesma quatiae e eergia o caso aterior, há um aumeto a vazão ótima ecessária, fato que poe ser explicao pela reução causaa a eergia potecial ispoível (imiuição a quea bruta). ISBN:

8 Aais o XIX Cogresso Brasileiro e Automática, CBA 0. Vazão, Q (m³/s) 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 Moo total (kw) Tabela 3. Daos pricipais a CH Rio Boito (H b = 53[m]). Distrib. Iicial (kw) Distrib. Ótima (kw) Qt iicial 3 (m³/s) 3 Qt ótima (m³/s) Iterações asso Curto asso Logo Gaho (%) O-Offlie , , ,455 Olie , ,06 O-Offlie , , ,6078 Olie , ,0 O-Offlie , , ,767 Olie , ,657 O-Offlie , , ,965 Olie , ,3033 O-Offlie , , , Olie , ,49 Vazão x otêcia Geraa - Hb = 53 [m] - Rio Boito Uiae Uiae Uiae 3 Q = 7,684E ,58 Q= 7,79E ,673 Q3 = 7,964E , otêcia, (kw) Figura 8. Curvas Vazão x otêcia Geraa, CH Rio Boito, H b = 53 [m]. o sistema proposto. Nesta fase, espera-se valiar a otimização a geração por meição e pressão o couto forçao, fator que certamete será uma grae iovação a área por sua simpliciae e baixo custo. Este trabalho abre graes oportuiaes a questão e otimização em tempo real o sistema elétrico brasileiro, possibilitao certamete trabalhos iovaores o que tage iversas questões o setor tais como operação otimizaa e usias em cascata, e ecisões o espacho tomao como base iversos tipos e usias geraoras (ex. hiráulicas, térmicas e ucleares. Outros fatores que são ifíceis e moelagem para este tipo e sistema seria a relação que o reimeto tem com a temperatura ambiete e a água, evelhecimeto os equipametos, pressão atmosférica, etc. Estes fatores certamete ão são cosieraos em ehum moelo e otimização Offlie o reimeto global e usias hirelétricas, fazeo com o que o valor ótimo e reimeto calculao tore-se aia mais istate o real. ortato, o uso e otimização Olie (ou O-Offlie para casos com moelos e otimização próximos a realiae) se trauz em operações mais racioais e usias hirelétricas, ou sea, com um meor cosumo e seu combustível, a água. 5 Coclusões e Trabalhos Futuros A otimização a geração e usias hirelétricas aqui apresetaa emostra-se uma técica extremamete vália e fácil e ser aplicaa em usias moerizaas, ao que se tora ecessário apeas o uso o software e otimização O-Offlie. Apesar a imiuição a vazão ser aparetemete pequea (a orem e 0,3%), a quatiae e água ecoomizaa em um ao é o equivalete a um ia e geração e uma usia hirelétrica. Como cotiuiae o trabalho, espera-se implemetar o sistema e otimização O-Offlie a CH Rio Boito, teo-se esta forma resultaos reais, os quais certamete represetarão melhor a realiae e poerão quatificar com maior precisão a eficiêcia Referêcias Bibliográficas Arce, A.; Ohishi, T. a Soares, S (00). Optimal ispatch of geeratig uits of the Itaipu hyroelectric plat. IEEE Tras. ower Systems, vol. 7, pp Bastos, G. S (004). Otimização a operação e cetrais hirelétricas pela istribuição iteligete e carga etre máquias. Dissertação e Mestrao, Ist. e Eg. e Sist. e Tecologias a Iformação, Uiversiae Feeral e Itaubá. Bortoi, E. C. et al (00). Operação otimizaa e grupos geraores em pequeas cetrais hirelétricas. 3º. Simpósio e Especialistas em Operação e Cetrais Hirelétricas, Foz o Iguaçu, Brasil. Bortoi, E. C (003). Moitor e graezas eergéticas para cetrais e geração e eergia elétrica. BR. I , 7 aeiro. Bortoi, E. C.; Bastos, G. S.; a Souza, L. E (007). Optimal loa istributio betwee uits i a power plat. ISA Tras., vol. 46, pp Golbarg, M. C. e Lua, H. (000). Otimização Combiatória e rogramação Liear: Moelos e Algoritmos, vol. 6. Campus, p Ribas, F (00). Otimização a geração e eergia em cetrais hirelétricas. 3º. Simpósio e Especialistas em Operação e Cetrais Hirelétricas, Foz o Iguaçu, Brasil. Souza, Z.; Satos, A. H. M. e Bortoi, E. C (999). Cetrais Hirelétricas: Estuos para Implatação, Rio e Jaeiro, Eletrobrás. ISBN:

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