Software comercial para planeamento da distribuição

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1 Software comercial para planeamento da distribuição Existe uma grande variedade de software comercial para planeamento e análise de sistemas eléctricos de distribuição (ver tabela). Muitas das empresas de distribuição utilizam software feito à medida para as suas necessidades, e devidos às suas especificidades raras vezes chega a ser comercializado em grandes quantidades. Este tipo de software é desenvolvido por instituições de I&D e as metodologias utilizadas são geralmente publicadas em comunicações científicas, discutidas nas secções anteriores deste trabalho. Nesta secção analisaremos apenas ferramentas de software comercializadas em grande escala cujas informações são disponibilizadas pelos correspondentes comercializadores. O software comercial é desenvolvido e comercializado independentemente sem qualquer tipo de uniformização, por esta razão é muito difícil a comparação entre os vários produtos existentes. Estes produtos são geralmente compostos por múltiplos módulos, cada um deles tratando um problema específico do planeamento e análise da distribuição. É com base nestes componentes que faremos a nossa análise, apresentada na tabela. Antes de iniciar a discussão sobre estes módulos faremos uma diferenciação entre os vários níveis de software que podem existir. Sistema de informação AM/FM-GIS. É o software de suporte para a gestão da informação necessária aos modelos de planeamento. Inclui informação sobre a rede e os seus componentes, informação sobre o estado da rede adquirida através do SCADA, sistema de gestão de clientes, e ligação a outros sistemas de informação externos à empresa. Software para previsão de consumo. A maioria do software de previsão de longo-prazo usado no planeamento da distribuição utiliza uma abordagem geográfica. Este tipo de software faz a previsão da magnitude, localização e forma do diagrama de consumos ao longo do horizonte de previsão. Este tipo de software utiliza geralmente sistemas GIS como plataforma de suporte. Software de gestão da procura (DSM). Software de apoio à elaboração e monitorização de planos de gestão da procura. Este tipo de software combina, ao nível do consumidor, a monitorização e classificação de diagramas de carga, informação tipos de consumidores e sobre utilização final das energias com estratégias de comerciais. É usual encontra este tipo de software emulado em software de previsão de consumos. Software para análise de investimentos. São programas para análise financeira e económica de projectos. Software para optimização geográfica, localização de subestações e traçados geográficos redes. Utilizam modelos de análise espacial baseados em GIS. Software para análise analítica da rede, trânsitos de potência, análise dinâmica, análise de curto-circuítos, análise harmónica.

2 Software para análise preditiva de fiabilidades. Baseados em taxas de avarias típicas para equipamentos e em tempos médios de reparação são estimados índices de fiabilidade. Software para optimização da configuração de redes (planeamento da expansão). Optimiza a configuração e topologia da rede com base num conjunto de alternativas de expansão e reforço. Software para optimização da configuração de redes (planeamento da operação). Optimiza a configuração da rede por operação de aparelhagem de corte da rede, utiliza informação sobre o estado da rede. É vulgar encontrar este tipo de software em sistemas de análise de contingências. Software para análise manual da configuração da rede. Não utilizam optimização, baseiam-se nas capacidades gráficas de interacção gráfica com o utilizador e em ferramentas de análise analítica. Software para optimização da localização e dimensionamento de baterias de condensadores. Software para a optimização da localização e coordenação de sistemas de protecção. Software para dimensionamento mecânico de linhas aéreas. Alguns tipos de software são ferramentas dedicadas a planeamento de longo prazo com características de análise mais económica, outros módulos são ferramentas de curto prazo para apoio em aspectos técnicos de engenharia e outros tipos de software são mais utilizados no planeamento da operação. Um modelo de planeamento completo deverá incluir de uma forma integrada a maioria destes tipos de software. O software comercial existente integra estes aspectos na forma pacotes de software. Em geral os vários módulos interagem entre si, no entanto existem grandes perdas, em termos de optimização, resultantes deste desacoplamento. Crescimento de consumos Em geral é utilizado software de previsão de consumos separado do software de planeamento. Existe software para a previsão numa base geográfica definindo a localização magnitude e forma do diagrama de cargas. Esta é abordagem mais completa para planeamento da expansão mas requer grande quantidade de informação. Existem outras abordagens que fazem a previsão do crescimento de consumos com base nas áreas de serviço de determinados componentes da rede (áreas de serviço de subestações, postos de transformação). Em alguns casos o próprio agente de planeamento define hipotéticos crescimentos de consumo (por exemplo crescimentos homotéticos da carga) nos vários pontos de carga ou nos componentes terminais da rede. Este tipo de abordagem útil apenas para o planeamento do reforço da rede.

3 Existem ainda modelos que utilizam medidas de consumos em alguns pontos da rede para prever a evolução dos consumos nos restantes pontos da rede. Também este tipo de abordagem apenas é útil para o planeamento do reforço da rede Transito de potencias Praticamente todas as ferramentas analisadas dispõem de programas de cálculo de trânsitos de potências. Esta é uma ferramenta de base utilizada para de um determinado estado do sistema e usada em outros módulos de software, tais como os módulos de optimização, análise dinâmica ou estudos de defeitos. Geralmente produz como resultados magnitude e fase de da tensão em cada barramento, trânsitos de potência em cada ramo da rede (transformadores e linhas), potências injectadas em cada barramento e perdas na rede. Estas grandezas, associadas aos vários componentes da rede, podem estar associados limites técnicos. A indicação de grandezas fora destes limites (sobretensões, sobrecargas, etc.) é de grande utilidade para o agente de planeamento e para os próprios modelos de optimização. A proximidade destas grandezas dos pontos de funcionamento óptimos é a base para os processos de optimização usados no planeamento. Os dados de entrada para estes módulos de cálculo são basicamente as cargas, produções e a modelação dos componentes da rede eléctrica. É essencial a modelação de linhas e transformadores, geradores e equivalentes de ligação da rede mas é usual o modelos mais complexos incluírem modelos de sistemas de regulação de tensão, baterias de condensadores, sistemas DC e sistemas de conversão DC/AC. As cargas podem ser modeladas definindo a potência, definindo uma impedância ou ainda definindo a corrente. Em alguns casos o software inclui não Sá a modelação de cargas estáticas mas também cargas dinâmicas, o que é de utilidade para simular arranque de motores. No software analisado é usual a utilização de métodos matemáticos do tipo Newton-Raphson e método Fast Decouple, resolvendo as equações quadráticas através de métodos iterativos. Alguns softwares incluem módulos de trânsitos de potências DC, para modelar baterias e sistemas de produção DC. Em geral o software de trânsitos de potências analisado podem calcular em redes radiais e redes emalhadas. Alguns conseguem tratar sistemas com diferentes números de fase (trifásicos, bifásicos e monofásicos). Alguns modelos conseguem um tratamento de sistemas trifásicos desequilibrados, mas requerendo uma modelação trifásica dos componentes da rede e das cargas (em estrela, em triângulo, etc.) Análise dinâmica As ferramentas de análise dinâmica são úteis para o planeamento da exploração ou para planeamento da expansão a curto prazo. Do software analisado destaca-se a modelação de arranque de motores, modelação de ligação/desligação ou mudança de tomadas de baterias de condensadores, mudança de tomadas de transformadores, ligação de máquinas à rede, simulação de isolamento de partes da rede e simulação dinâmica de curto circuitos. Estas ferramentas poderão tem interesse para o planeamento da expansão num ambiente de integração de produção dispersa, avaliando os impactos desta integração na rede. Estudos de defeitos Os estudos de defeitos incluem módulos de software de análise de curto-circuitos e software para apoio ao dimensionamento e coordenação de protecções. O cálculo de curto-circuito pode ser de

4 utilidade para o planeamento da expansão na medida e que fornece informação para um detalhado dimensionamentos das canalização e dimensionamento das protecções. Configuração da rede Os módulos de configuração da rede podem ser utilizados no planeamento da expansão e no planeamento da exploração. Os modelos analisam as várias alternativas de configuração, com graus de liberdade associados à localização de aparelhagem de corte, encontrando as configurações óptimas para os critérios impostos. Os objectivos destes módulos é em geral a minimização das perdas maximização da fiabilidade, ou a optimização da sequência de manobra da reconfiguração. Para o planeamento da expansão este modulo é de utilidade na medida em que permite avaliar os custos associados à exploração da rede numa configuração próxima da óptima. Análise de fiabilidade Os modelos de análise de fiabilidade encontrados podem ser de dois tipos. Por um lado existem módulos de monitorização de fiabilidade com base nos dados estatísticos sobre o número e duração das falhas em determinados troços da rede. Este tipo de informação é de utilidade para avaliar a necessidade de reforço de componentes da rede. Por outro lado também existem módulos de software que fazem uma análise predictiva da fiabilidade de componentes da rede com base em taxas de avaria e tempos médios de reparação. Este tipo de ferramenta é importante, no planeamento da expansão, para avaliar a fiabilidade de futuros componentes da rede. Interfaces Os vários softwares diferem quanto às interfaces com o utilizador e quanto às interfaces com outros softwares ou outros sistemas de informação. O Display dos dados pode ser do tipo esquemático ou georeferenciado. Uma representação esquemática permite uma representação topológica mas não permite uma identificação realista da posição geográfica dos vários componentes da rede, no entanto dá alguma flexibilidade ao utilizador permitindo-lhe dispor os vários componentes eléctricos com a escala e organização que melhor lhe ajudam a compreender a rede. A tendência actual do software está orientada para uma representação georeferênciada, baseada em sistemas de informação geográfica, usufruindo de um maior realismo e de uma melhor interacção com outros sistemas de informação com características geográficas. As capacidade de edição, de manipulação, e de visualização de grandezas eléctricas e características dos componentes varia muito são muito variadas, variando muito de sistema para sistemas. Outro dos aspectos em que os softwares diferem entre si é na forma como são produzidos e apresentados relatórios apresentando informação sobre: grandezas eléctricas (correntes, potências, perdas, tensões, etc) em modo de cálculo estacionário, em modo de contingência, ou em modo de análise dinâmica; lista de dados de componentes da rede; resultados dos modelos de optimização (sequência temporal de acções, análise económica e financeira, etc). Alguns softwares apresentam algumas flexibilidades para análise e apresentação destes resultados (estatísticas e gráficos), permitindo selecção por tipo de dados, por área de serviço, ou por selecção manual. Importante a capacidade de interface com outros sistemas de informação. Os sistemas baseados em SIG já tem estas capacidades bem desenvolvidas, no entanto os sistemas com interfaces proprietárias recorrem usualmente a formatos standad de troca de ficheiros ou sistemas de transacções entre bases de dados.

5 Modelos de optimização (critérios) O software analisado refere modelos de optimização em vários aspectos, nomeadamente: optimização de áreas de serviço de subestações, optimização da configuração da rede, optimização do dimensionamento de equipamentos da rede (linhas, transformadores), optimização de localização e baterias de condensadores. Estes modelos de optimizam os custos ou as perdas. Não existe informação quanto às técnicas matemáticas usadas nos modelos de optimização.

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