BRPI1105683A2

BRPI1105683A2 - mÉtodo e dispositivo para determinar uma estrutura de uma rede de distribuiÇço elÉtrica

Info

Publication number: BRPI1105683A2
Application number: BRPI1105683-5A
Authority: BR
Inventors: Philippe Deschamps; Marie-Cecile Alvarez-Herault
Original assignee: Schneider Electric Ind Sas
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-03-12
Also published as: FR2968145B1; US20120136638A1; CA2757213A1; EP2458340B1; CN102570468A; AU2011253574A8; FR2968145A1; ES2659000T3; ZA201107863B; AU2011253574A1; AU2011253574B2; EP2458340A2; EP2458340A3

Abstract

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA DETERMINAR UMA ESTRUTURA DE UMA REDE DE DISTRIBUIÇçO ELÉTRICA. A presente invenção refere-se a um método que determina a estrutura de um sistema de distribuição de eletricidade (1) compreendendo uma subestação (2) suprindo um conjunto de consumidores (5, C~ i~) através de um ou mais alimentadores (3, D~ j~) apresentando uma ou mais fases. O método compreende as seguintes etapas: - receber a primeira informação de consumo de eletricidade com relação a cada consumidor do conjunto, - receber a segunda informação de consumo de eletricidade com relação aos alimentadores ou às fases de cada aumentador da subestação, - usar a primeira e a segunda informações compreendendo uma fase de computação para determinar subconjuntos de consumidor, dentro do conjunto, os consumidores do mesmo subconjunto sendo supridos pelo mesmo aumentador dado e/ou pela mesma fase dada de um alimentador dado. O dispositivo implementa esse método.

Description

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E DISPOSITIVO PARA DETERMINAR UMA ESTRUTURA DE UMA REDE DE DISTRIBUIÇÃO ELÉTRICA".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se ao campo de distribuição elétrica

em um sistema de força, em particular uma rede pública. A invenção se refere a um método para determinar a estrutura de um sistema de distribuição de eletricidade. A invenção também se refere a um dispositivo para determinar a implementação de tal método. A invenção também se refere a um meio de registro de dados e um programa de computador adequado para implementação de tal método.

ESTADO DA TÉCNICA

Como representado na figura 1, em um sistema de força elétrica 1, a distribuição do terminal de eletricidade é executada em baixa voltagem (LV) de MV/LV (Média Voltagem / Baixa Voltagem) subestações de distri- buição 2 para consumidores de baixa voltagem 5, em habitações residen- ciais particulares. Uma subestação MV/LV 2 apresenta diversos alimen- tadores 3. Cada alimentador é desenvolvido em uma estrutura radial 4 apresentando conexões de fase única ou de três fases 6. Essa estrutura do sistema de força fornece um número certo de consumidores 5 com força de fase única ou de três fases. Um painel LV que distribui força para os diferentes alimentadores 3 acima mencionados é localizado na subestação MV/LV 2. Existem tipicamente de 1 a 8 alimentadores, que podem ser protegidos por fusíveis ou interruptores de circuito. Os sistemas de força de baixa voltagem são densos, algumas

vezes no alto, algumas vezes subterrâneos, equipamento de mistura variável e cabos de idades variáveis. Eles são operados por companhias de eletricidade algumas das quais têm uma história que data de um século durante o qual esse sistema de força sofreu modificações, extensões, e reparos. Esses sistemas de força são tecnicamente simples, raramente submetidos a interrupções e, por essa razão, muitas vezes não documen- tados, ou pelo menos muito pouco e insuficientemente.

PI11056^^^^ Dois fatores os introduziram nesse panorama. Primeiramente, a desregulamentação do setor de eletricidade impõe separação dos agentes principais. Em segundo lugar, os sistemas de distribuição de eletricidade pertencem aos distribuidores de eletricidade que preservam um status monopolístico, mas que são limitados por reguladores nacionais. Os últimos objetivos de qualidade de serviço impostos nos seus distribuidores, cujos objetivos têm que ser medidos, entre outras coisas, em tempo e número de interrupções de suprimento são vistos por cada um dos consumidores conectados. Esses objetivos são restringidos e podem dar origem a penalidades se não forem respeitados. Daqui por diante, os distribuidores consequentemente precisam ter uma precisão muito grande nos dados de interrupção de suprimento e informação precisa para melhor localizar possíveis falhas ou funcionamento ruim.

Além do mais, ainda dentro do escopo de desregulamentação, um certo número de países decidiu instalar medidores inteligentes que evita a equipe de ter que fazer a ronda para ler os medidores. Dependendo dos contextos regulatórios e também dos distribuidores, diferentes arquiteturas têm sido selecionadas para executar as operações de leitura remota de medidor. Certificando-se dessas arquiteturas, certos distribuidores decidiram instalar um concentrador de dados em cada subestação de distribuição MV/LV. Esse concentrador executa a coleta dos dados de cada um dos medidores designados a ele. Os dados de medição são recebidos via cor- rente transportadora de linha ou via dispositivos elétricos por rádio em fre- qüência regular (cerca de metade de uma hora por dia). O concentrador en- tão envia essas medições para um nível mais alto via um outro dispositivo de comunicação. Os dados de medição de cada um dos medidores estão, por conseguinte, disponíveis em cada subestação MV/LV quase em tempo real.

Antes da instalação de medidores inteligentes, era economica- mente impossível ter acesso aos valores de medição de cada um dos me- didores quase em tempo real. Além disso, corriqueiras tecnologias de sensor não permitem que a corrente seja medida economicamente em cada uma das fases de cada um dos alimentadores LV de uma subestação MV/LV. Como visto no já mencionado, a estrutura dos sistemas de força é algumas vezes insuficientemente documentada. O conhecimento dessas estruturas é, no entanto, importante. Parece, por conseguinte, muito interes- sante ser capaz de determinar essas estruturas de uma maneira simples, econômica e eficiente. Tal conhecimento do sistema de força em particular torna possível determinar e perfeitamente localizar perdas de corrente elé- trica não técnica ou mau funcionamento no sistema de força de uma maneira simples e econômica. Além do mais, ele também possibilita que desequilí- brios do sistema de força sejam diagnosticados no nível de cada alimen- tador.

É conhecido um método usando numerosos aparelhos de medi- ção em diferentes locais de um sistema de força de modo a determinar a arquitetura desse sistema de força é do documento US 2010/0007219. Tal método é muito dispendioso uma vez que exige numerosos dispositivos de medição em diferentes níveis no sistema de força. Ele também torna possível determinar se a força é roubada do sistema de força.

Um método para otimizar a interpretação de dados fornecidos por um sistema de medição ou monitoração de sistema de força elétrica é conhecido do documento US 2007/14313. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O objetivo da invenção é fornecer um método para determinar a estrutura de um sistema de força elétrica possibilitando que os problemas evocados anteriormente sejam remediados e aperfeiçoar métodos conhe- cidos da técnica anterior. Em particular, a invenção propõe um método para determinar uma estrutura simples, econômica e eficiente.

De acordo com a invenção, um método para determinar a estrutura de um sistema de distribuição de eletricidade compreendendo uma subestação suprindo um conjunto de consumidores via um ou mais alimen- tadores apresentando uma ou mais fases compreende as seguintes etapas: receber a primeira informação de consumo de eletricidade com

relação a cada consumidor do conjunto,

receber a segunda informação de consumo de eletricidade com relação aos alimentadores ou às fases de cada alimentador da subestação,

usar a primeira e a segunda informações compreendendo uma fase de computação para determinar subconjuntos de consumidor, dentro do conjunto, os consumidores do mesmo subconjunto sendo supridos pelo mes- mo alimentador dado e/ou pela mesma fase dada de um alimentador dado.

Vantajosamente, a fase de computação é baseada em uma suposição de conservação de energia aplicada à primeira e à segunda informações.

Preferivelmente, a fase de computação compreende computa- ção de coeficientes traduzindo se um consumidor está conectado ou não a um alimentador ou a uma fase.

Vantajosamente, um coeficiente igual ou substancialmente igual a 1 traduz o fato de que o consumidor está conectado ao alimentador ou à fase e/ou um coeficiente igual ou substancialmente igual à 0 traduz o fato de que o consumidor não está conectado ao alimentador ou à fase.

Vantajosamente, a fase de computação, em particular uma fase de computação de coeficientes usa um método de otimização do tipo quadrados mínimos.

Vantajosamente, a fase de computação compreende computa- ção de um coeficiente de confiança.

Preferivelmente, a etapa de uso compreende uma fase de com- paração dos resultados das diferentes interações da fase de computação.

Preferivelmente, é concluído que um mau funcionamento ou perdas de corrente elétrica não técnica existem no sistema de força se os diferentes resultados das interações da fase de computação forem substan- cialmente diferentes.

De acordo com a invenção, um meio de registro de dados legível por um computador em que um programa de computador é registrado compreende dispositivo de software para implementar as etapas do método como definido acima.

De acordo com a invenção, um dispositivo para determinar a estrutura de um sistema de distribuição de eletricidade compreendendo uma subestação suprindo um conjunto de consumidores via um ou mais alimen- tadores apresentando uma ou mais fases compreende dispositivos de hardware e/ou de software para implementar as etapas do método como definido acima.

Preferivelmente, os dispositivos de hardware compreendem dis-

positivos para receber informação de consumo de força, em particular com respeito à recepção da primeira informação de consumo de eletricidade com relação a cada consumidor do conjunto e recepção da segunda informação de consumo de eletricidade com relação aos alimentadores ou às fases de cada alimentador da subestação, dispositivos de análise ou de processa- mento compreendendo dispositivos para computação e dispositivos para informação de restauração, em particular informação com respeito a subcon- juntos de consumidores supridos pelo mesmo alimentador dado e/ou pela mesma fase dada de um alimentador dado. De acordo com a invenção, um programa de computador com-

preende dispositivos de codificação do programa de computador adequados para execução das etapas do método como definido acima, quando o programa é executado em um computador.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Os desenhos em anexo representam, para propósitos de exem-

plo, uma modalidade de um sistema de força elétrica compreendendo um dispositivo para implementar um método para determinação de acordo com a invenção e um modo de execução de um método para determinação de acordo com a invenção. A figura 1 mostra um desenho em esboço da arquitetura geral de

um sistema de distribuição de eletricidade LV.

A figura 2 mostra um desenho detalhado de um exemplo de um sistema de distribuição de eletricidade LV.

A figura 3 mostra um desenho de um exemplo de um sistema de distribuição de eletricidade simplificado.

A figura 4 é um fluxograma de um modo de execução de um método para determinação de acordo com a invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS

A recente instalação de medidores de consumo de eletricidade inteligentes no nível dos consumidores finais implica a implementação de dispositivos de processamento e comunicação nas subestações de distri- buição MV/LV 1. Isso dá a oportunidade de instalar funções de processa- mento avançadas nas subestações de distribuição MV/LV 1, o que não foi possível anteriormente. O método de acordo com a invenção torna possível, de uma maneira econômica e automática, determinar ou reconstituir a estrutura para o Ieiaute de um sistema de distribuição LV (isto é, para determinar qual o consumidor 5 está conectado a qual alimentador ou conexão 3, ou mesmo a que fase), em particular de dados e medições disponíveis na subestação de distribuição MV/LV. Isso torna possível para:

- quantificar e localizar perdas de corrente elétricas não técnicas (em particular roubo de força, e erros da base de dados comerciais),

- conhecer o estado das perdas no sistema LV com precisão e

localizar os alimentadores que contribuem para a maioria dessas perdas,

- identificar desequilíbrios de consumo por fase na escala de cada alimentador, e/ou,

- conhecer exatamente o número de clientes impactados por uma falha em um alimentador LV 3 dado de modo a computar os índices da

performance precisos SAIDI (índice de duração de interrupção média do sistema) e SAIFI (índice de freqüência de interrupção média do sistema) por ano e por cliente.

Cada consumidor ou usuário final 5 é equipado com um medidor inteligente que possibilita que uma informação de consumo seja transferida regularmente à subestação 2 à qual está conectado. Uma base de dados localizada na subestação contém as quantidades de consumos sucessivas de cada um dos medidores conectados.

É, por conseguinte, possível definir índices representativos do consumo de cada um dos consumidores (energia ativa e/ou reativa e/ou aparente, força ativa instantânea e/ou reativa e/ou aparente, corrente ativa instantânea e/ou reativa e/ou aparente, etc.). O sistema de medir ou de medição do consumo é instalado na subestação 2 no nível de cada alimentador 3 ou no nível de cada fase de cada alimentador 3 possibilitando informação homogênea com a informação medida por cada um dos medidores a serem medidos, isto é, índices repre- sentativos dos consumos (energia ativa e/ou reativa e/ou aparente, força ativa instantânea e/ou reativa e/ou aparente, corrente ativa instantânea e/ou reativa e/ou aparente, etc.).

Em uma modalidade preferida, os dados de consumo coletados no nível de cada consumidor e na subestação 2 no nível dos alimentadores ou das fases são sincronizados, isto é, eles são relativos ao mesmo período no caso de uma energia ou no mesmo momento se uma intensidade da energia ou da corrente estiver envolvida.

Seja qual for o tipo de consumidor (trifásico ou monofásico), o último é designado ao alimentador, ao qual ele está conectado, por meio do método de acordo com a invenção. A designação para a fase correspon- dente é possível de acordo com o tipo de informação disponível.

Se os medidores dos consumidores trifásicos dão três índices representativos dos consumos correspondentes a cada fase, então a desig- nação de cada consumidor para a fase ou para as fases às quais ele está conectado é possível.

Se os medidores dos consumidores trifásicos somente dão um índice global representativo do consumo global do consumidor, então a designação de cada consumidor para a fase ou as fases às quais está conectado pode não ser possível. Apesar disso, essa designação pode se tornar possível por meio de um outro dispositivo possibilitando que as fases conectadas aos medidores se apresentem no nível dos consumidores a serem identificados.

Como representado na figura 2, em um sistema de força elétrica 1, a distribuição de eletricidade terminal é executada em baixa voltagem (LV) de subestações de distribuição MV/LV 2 para consumidores de baixa voltagem 5, em habitações residenciais particulares. Uma subestação MV/LV 2 é o alimentador de uma estrutura do sistema de força apresentando diversas linhas trifásicas 4, cada uma conectada por uma conexão ou alimentador 3 à subestação. Essa estrutura do sistema de força fornece um número certo de consumidores com energia monofásica ou trifásica (cerca de 100). Um painel LV distribuindo a energia aos diferentes alimentadores 3 é localizado na subestação MV/LV. Existem tipicamente entre 1 e 8 alimen- tadores que podem ser protegidos por fusíveis ou interruptores de circuito. Na figura 2, cada alimentador compreende quatro condutores elétricos: cada uma das três fases identificada pelas figuras 1, 2, 3 e o neutro identificado pela letra N. Os consumidores trifásicos são conectados a cada dos condutores elétricos e os consumidores monofásicos são conectados a uma das fases e ao neutro. No exemplo da figura 2, a subestação 2 compreende quatro alimentadores de baixa voltagem 3. Cada alimentador supre um número certo de consumidores monofásicos e/ou trifásicos. Um medidor inteligente 7 identificado por uma referência apropriada ao distribuidor (nú- mero quatro da figura dada como um exemplo na figura 2) é designado a cada consumidor. Cada medidor traduz item de informação de consumo (por exemplo, informação de energia ativa) se for monofásico e três itens de informação de consumo (por exemplo, informação de energia ativa) com relação a cada uma das fases se for trifásico. Essa informação é transferida a um dispositivo 8 para determinar uma estrutura de suprimento de energia, por exemplo, localizada na subestação 2, por dispositivos de comunicação adequados (por ondas elétricas de rádio ou por correntes transportadoras de linha, por exemplo). Além do mais, um sistema de medição 9 mede infor- mação de consumo (por exemplo, informação de energia ativa) em cada ali- mentador ou em cada fase de cada alimentador e também traduz essa infor- mação ao dispositivo 8. Esse sistema de medição pode usar uma tecnologia sem fio de modo a simplificar a implementação em subestações existentes.

O dispositivo de determinação 8 compreende dispositivos 81 para receber informação de consumo transferida pelos medidores inteli- gentes 7 e pelo sistema de medição 9, dispositivos de análise ou proces- samento 82 desses dispositivos de informação e possibilidade 83 para distribuir um registro de análise, tal como dispositivos de transmissão de informação ou uma interface de comunicação, em particular visual e/ou áudio. Esses dispositivos 83, em particular possibilitam uma pessoa no cargo de administração do sistema de força receber informação na estrutura assumida do sistema de força por implementação do método para deter- minação de acordo com a invenção.

O dispositivo de determinação 8 compreende dispositivos de hardware e/ou software possibilitando que sua operação seja controlada de acordo com o método que forma o sujeito da invenção. Os dispositivos de software podem, em particular, compreender dispositivos de codificação do programa de computador adequado para execução das etapas do método de acordo com a invenção, quando o programa é executado em um computador. O software pode ser compreendido nos dispositivos de análise ou de processamento 82.

Iniciando a partir dos dados descritos no já mencionado, o método para determinação de acordo com a invenção designa cada um dos medidores para um dos alimentadores ou para uma das fases de um dos alimentadores encontrando a combinação de designação correta. Em outras palavras, o método para determinação determina subconjuntos, do conjunto total de consumidores, cada subconjunto correspondendo a todos os con- sumidores conectados aos mesmos alimentadores ou a todos os consumi- dores conectados à mesma fase do mesmo alimentador. O resultado pode ser apresentado na forma de uma tabela de dados, como representado abai- xo para o exemplo do sistema de força da figura 2, listando os alimen- tadores, fases e medidores conectados.

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Alimentador 1 Alimentador 2 Alimentador 3 Alimentador 4 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Cpt 3652 Cpt 3652 Cpt 5543 Cpt 5786 Cpt 4843 Cpt 5156 Cpt 7670 Cpt 8829 Cpt 9357 Cpt 8649 Cpt 0098 Cpt 8219 Cpt 0627 Cpt 7589 Cpt 3321 Cpt 2213 Cpt 8216 Cpt 6805 Cpt 2431 Cpt 9519 Cpt 8808 Cpt 8709 Cpt 8123 Cpt 1963 Cpt 6547 Cpt 9384 Cpt 1221 Cpt 8319 Cpt 9887 Cpt 6529 Cpt 9872 Cpt 6642 Cpt 7245 Cpt 7569 Cpt 7589 Cpt 9080 Cpt 6654 Cpt 4975 Cpt 7890 Cpt 3652 Cpt 9656 Cpt 6539 Cpt 6754

É descrito um método para executar o método para determi-

nação de acordo com a invenção no que segue com referência à figura 4, o método para determinar sendo aplicado a um exemplo de sistema de força 21 representado na figura 3. Esse sistema de força 21 compreende uma subestação 22 tendo dois alimentadores com linhas 24a e 24b. O primeiro alimentador 24a compreende dois consumidores C1 e C2 na sua linha 24a e o segundo alimentador compreende um consumidor C3 na sua linha 24b.

De agora em diante, na descrição do modo de execução, nós persuadimos alguém com energias ativas. Um raciocínio similar com outras medições homogêneas é também possível e segue a mesma abordagem (energia reativa, energia aparente, força ativa, força reativa, força aparente, correntes, em particular).

Para simplificar a descrição, é assumido que todos os consumi- dores sejam trifásicos. Nós, por conseguinte, raciocinamos que o alimen- tador dê uma olhada na energia ativa total consumida (nas 3 fases) medida no alimentador, por um lado, e na energia ativa medida pelos medidores instalados no nível dos consumidores, por outro lado.

Em uma primeira etapa 10, são definidos os dados principais do sistema de força e o princípio do método para determinação. Os dados da seguinte tabela são definidos em particular:

Número total de consumidores η (3 no exemplo da figura 3) Número total de alimentadores ou fases m (2 no exemplo da figura 3) Dados coletados no nível de cada consumidor índice de energia E(t): essa é uma energia acumulada consumida por cada consumidor em um tempo t. Dados coletados no nível de cada alimentador ou fase Medições de energia por intervalos de tempo predefinidos

Por exemplo, é considerado que a energia fornecida no nível de

um alimentador (ou de uma fase de um alimentador) seja igual, ignorando perdas, para a soma das energias consumidas pelos consumidores conectados a esse alimentador (ou à fase desse alimentador). Por conse- guinte, em uma segunda etapa 20, uma lista de coeficientes a,j é definida com ie[1 ; n] correspondente ao número de medidores e je[a ; m] correspondente ao número de alimentadores (no exemplo da figura alimentador 3, ie[1, 2, 3] e je[a, b]) possibilitando que essa hipótese seja modelada. Esses coeficientes possibilitam que ela seja traduzida para qual

10

15 alimentador (ou qual fase) um consumidor dado é conectado. Se o consumidor i é conectado ao alimentador j então ay = 1 e se o consumidor i não é conectado ao alimentador j então ay = 0.

No caso do sistema de força da figura 3, a seguinte lista de coeficientes (a-ia, a-ib, a2a, a2b, a3a, a3b) é definida. Nesse exemplo, a implementação do método para determinação deve resultar na seguinte solução aia = 1, a1b = 0, a2a = 1 a2b = 0, a3a = 0, a3b = 1). Definiu-se:

EDj(t —» t+ At) = Energia consumida na totalidade do alimentador j pelo período de tempo [t; t+At],

Eci(t —► t+ At) = Energia consumida pelo consumidor i pelo período de tempo [t; t+At],

PerdasDj(t —► t+ At) = Energia perdida no alimentador j pelo período de tempo [t; t+At].

A conservação da energia é, por conseguinte, traduzida para os diferentes alimentadores j pelas fórmulas a seguir:

E (t->At) = Σ a XEci(WAt)+ perdaSo' (t ^ At) i = l

com je[a;m]

No exemplo da figura 3, a conservação da energia é, por conse- guinte, traduzida para alimentadores a e b pelas seguintes fórmulas:

EDa (t —» At) = ala xEcl(t At)+a2a χ Ec2 (t —> At)+ a3a χ Ec3 (t -> At)+ perdasDa (t -* At) Enb (t -» At) = a,b χ Eci (t -» At) + a2b χ Ec2 (t -> At)+ a3b χ Ec3 (t -> At)+ PerdasDb (t -» At)

Em uma terceira etapa 30, executamos uma série de medições no nível dos medidores de cada consumidor e no nível dos alimentadores ou fases na subestação 2 durante períodos definidos ou em tempos definidos.

Quando o exemplo da figura 3, assumimos que uma medição de

energia é feita de 7h a 7h30min no nível de cada consumidor e no entrante de cada alimentador. Os resultados são representados na tabela a seguir:

Eci (7h—>7h30min) Ec2(7h—>7h30min) Ec3(7h—>7h30min) EDa(7h->7h30min) EDb(7h^7h30min) Wh 30 Wh IOOWh 52 Wh 103 Wh

Um exemplo de uma aplicação digital possibilita que a equação proposta seja verificada.

Através de multiplicação das energias dos consumidores pelo

coeficiente correspondente (0 ou 1), obtemos:

ala χ Eci + a2a χ Ec2 + a3a χ Ec3 =1x20 + 1x30 + 0x100 = 50

alb χ Eci + a2b χ Ec2 +a3bxEC3 =0x20 + 0x30 + 1x100 = 100 De onde

EDa =52 = 50 + 2 EDb =103 = 100 + 3

O modelo acima é verificado com as perdas do alimentador a

iguais a 2 Wh e as perdas do alimentador b iguais a 3 Wh.

Em uma quarta etapa 40, nós testamos se temos medições suficientes para solucionar as equações acima mencionadas. Se esse não é o caso, nós voltamos para a etapa 30. Se esse for o caso, nós continuamos para uma etapa 50.

Nessa etapa, o valor dos coeficientes ay de fato tem que ser encontrado para ser capaz de escrever as fórmulas de conservação de energia.

No exemplo da figura 3, se uma medição única for feita no nível de cada alimentador e no nível dos consumidores e as perdas forem

ignoradas, então temos 2 equações para 6 desconhecidas:

52 = ala x20 + a2a x30 + a3a xlOO IOOsalb x20 + a2b x30 + a3b χ 100

de onde

_ 52-(a2a x30 + a3a xlOO) aia = 20

__ 100-(a2b x30 + a3b xlOO)

alb —---

lb 20

O valor de a1a e de a^ não pode ser determinado visto que não

conhecemos o valor dos coeficientes (a2a, a2b) e (a3a, a3b). Nós, por conse- guinte, necessitamos dois outros conjuntos de medições de energia no nível de cada medidor e no nível de cada alimentador, por exemplo, nos intervalos de tempo de 7h30min a 8h e 8h a 8h30min. Exemplos de conjuntos de medições são dados na tabela

abaixo. Intervalo Eci Ec2 Ec3 Eoa Eüb 7h^7h30min 20 Wh 30 Wh 100 Wh 52 Wh 103 Wh 7h30min—>8h 10 Wh 50 Wh 50 Wh 63 Wh 51 Wh 8h^8h30min 30 Wh 75 Wh 130 Wh 107 Wh 135 Wh

O número de medições sendo suficiente, o valor dos coeficientes (a-ia, a-ib, a2a, a2b, a3a, a3b) T, por exemplo, por meio de um cálculo descrito, além disso.

Caso seja generalizado para um caso de η medidores e m ali-

mentadores, com um conjunto único de medições, tem-se m equações com nxm desconhecidos. Por conseguinte, necessita-se que η conjuntos de me- dições sejam capazes de solucionar as equações.

Em uma quinta etapa 50, as equações mencionadas acima são solucionadas e os coeficientes ay são determinados.

Se as perdas no sistema de força forem baixas (menor que 4%), a soma das energias ativas dos consumidores de um alimentador dado é praticamente igual à soma da energia consumida pelo alimentador, como visto acima. Vantajosamente, um dos métodos aplicados é, por exemplo, a minimização dos quadrados mínimos da diferença entre a energia con- sumida no nível de um alimentador dado e a soma das energias consumidas medidas no nível de todos os medidores dos consumidores conectados à subestação, as energias consumidas medidas no nível de todos os medido- res dos consumidores sendo ponderadas pelos coeficientes previamente definidos.

Os coeficientes ay, por conseguinte, têm que ser encontrados de modo que a soma S seja mínima, S sendo igual a:

m η

, Σ Σ

Ii = Ii = I

η

Σ a.. χΕ IJ

U = I

Ci

medido

(t ->■ At)

- Epj] medido (t At)

25

Quais dispositivos que no caso do exemplo do sistema de força da figura 3, os coeficientes a1a, a^, a2a, a2b, a3a, a3b têm que ser encontrados de modo que a soma S seja mínima, S sendo igual à S = ^/sia2 +Slb2 +S2a2+S2b2+S3a2 +S

2

com

sIa =aIa x20 + a2a x30 + a3a xl00-52 Slb =a]bx20 + a2bx30 + a3bxl00-103 S2a =a]a xlO + a2a x50 + a3a x50-63 S2b = alb xl0 + a2b x50 + a3b x50-51 S3a =a]a x30 + a2a x75 + a3a xl30-107 S3h =a1h x30 + a,h x75 + a,h χ 130-135

A convergência do algoritmo é assegurada por diversos dispo-

sitivos. Para facilitar sua convergência, diversas sujeições podem ser adi- cionadas tais como, por exemplo:

—»■ em teoria o valor dos coeficientes é 0 ou 1, mas no caso onde uma resolução técnica em números reais é usada, o método computa valores reais em particular para encontrar uma solução a despeito de erros de medição e perdas de energia. É, por conseguinte, necessário limitar a solução procurada. Isso é traduzido pelo seguinte sistema:

-ε%^ajj <(1 + ε%) com je[l;m] e ie[l;n]

ε% representa um valor possibilitando que possíveis erros de

medição e computação sejam definidos de acordo com o equipamento usado e as perdas. Uma ordem de magnitude usável é de 15%. —» Se um consumidor i, C,, for conectado ao alimentador j, Dj, então ele não pode ser conectado a um outro alimentador. Essa sujeição é traduzida pelo seguinte sistema:

índices de confiança sao definidos:

—s· Na completação da computação prévia, coeficientes a,j com um valor compreendido entre - -ε% e (1 + ε%) foram obtidos.

No caso do exemplo tratado, obtemos: (a1a> a1b, a2a, a2b, a3a, a3b) = (0.625, 0.375, 1, 0, 0.075, 0.925). Pode ser observado que os valores dos coeficientes (a1a, a1b) não são próximos a 0 para 1 como os outros coeficientes. Os resultados podem, por conseguinte, não ser confiáveis e é, por conseguinte, necessário checar esses resultados

m

20 através da aplicação do algoritmo outra vez, mas em um outro conjunto de dados. Essa confiabilidade pode ser checada pelas etapas de reprodução 30 a 50 diversas vezes em outros conjuntos de dados medidos em outros momentos, em particular outros momentos do dia ou durante um outro dia ou mês.

Nessa etapa 50, são calculados índices de confiança.

Para tornar os inteiros ay, é executado arredondando para o inteiro mais próximo.

Um aij4 muito próximo a 0 (por exemplo, 0.05) pode claramente ser identificado como 0. Do mesmo modo um ay muito próximo a 1 (por exemplo, 1.02) pode ser identificado como 1.

O ay mais próximo é para 0.5, a designação mais ambígua. De onde a necessidade de definir um índice de confiança que traduz a distância dos coeficientes ay com respeito a 0.5.

Uma definição possível dos índices de confiança é:

|0.5-úd

Indli =J--1 χ 100, expresso em %

J 0.5

Em uma sexta etapa 60, esses índices de confiança são tes- tados. Obter um índice de confiança (menos do que RefI) traduz quaisquer erros de medição ou uma dependência das equações retidas ou a presença de um consumo adicional no sistema de força (roubo, perdas anormais,...). Se o mínimo bom dos índices de confiança for maior do que um valor Refl predefinido, então os resultados dos diferentes coeficientes ay determinando a estrutura do sistema de força, isto é, as conexões entre os alimentadores e os consumidores, são registrados em uma etapa 70. Se o mínimo bom dos índices de confiança não for maior do que o valor Refl predefinido, então vamos para uma etapa 80 em que os coeficientes a,j encontrados são arma- zenados e as etapas anteriores de 10 a 80 são reiteradas até o número de iterações ser igual a um valor Ref2 predefinido.

Isso é testado na etapa 90. No caso onde o número de iterações é igual ao valor Ref2, vamos para uma etapa 100 em que é testado se os diferentes coeficientes encontrados e instalados nas sucessivas etapas 80 são os mesmos ou similares. Se esse for o caso, voltamos para a etapa 60. Se esse não for o caso, continuamos para a etapa 110 em que é concluído que erros de medição ou perdas de corrente elétrica não técnicas no sistema de força existem.

Através da execução do algoritmo diversas vezes (o número de

iterações sendo fixado pelo usuário), as configurações do sistema de força obtidas na saída podem ser comparadas. Se elas são todas idênticas, pode ser admitido que a solução encontrada corresponda à realidade. Se esse não é o caso, o diagnóstico é incerto. A presença de perdas de corrente elétrica não técnicas é então extremamente provável. Uma vez que o núme- ro de iterações é menor do que um valor Ref2 predefinido, as etapas de 10 a 80 são reiteradas.

Outra vez tomando o exemplo do sistema de força da figura 3, obtemos como valores dos coeficientes: (a1a, a1b, a2a, a2b, 33a, a3b) = (0.625, 0.375, 1, 0, 0.075, 0.925). Os coeficientes e a-i2 não eram, então, confiá- veis.

O conjunto de dados da tabela abaixo é agora considerado e a etapa de computação 50 é reiniciada.

Intervalo Ec1 Ec2 EC3 Eüa Edò 7h—»7h30min 20 Wh 30 Wh 100 Wh 52 Wh 103 Wh 16h—>16h30min 10 Wh 10 Wh 40 Wh 21 Wh 41 Wh 20h—>20h30min 50 Wh 10 Wh 5 Wh 62 Wh 5.5 Wh

É encontrado (a1a, a1b, a2a, a2b, a3a, a3b) = (1, 0.9932, 0, 0, 0.0068,

1). O resultado é muito confiável. Obtendo um outro conjunto de medições, a confiabilidade do resultado pode ser aumentada.

O valor de Refl é, por exemplo, igual a 80%.

O valor de Ref2 é o número de iterações feitas antes de considerar que o sistema não pode convergir devido a um problema externo. O número de iterações Ref2 aumenta a possibilidade de convergência, mas por outro lado aumenta o tempo de resolução e a capacidade de histori- zação exigida. Em outras modalidades, se os consumidores são também pro- dutores de eletricidade, a designação de cada consumidor para a fase ou fases para as quais está conectado somente é possível se a informação de produção é conhecida, isto é, o medidor deve não somente transmitir a infor- mação relativa ao consumo, mas também à produção. É, de fato, necessário saber que informação é relativa à produção e que informação é relativa ao consumo.

A descrição acima descrita faz referência às subestações MV/LV, no entanto a invenção também se aplica a subestações ou insta- lações somente com baixa voltagem (LV).

Claims

1. Método para determinar a estrutura de um sistema de distri- buição de eletricidade (1) compreendendo uma subestação (2) suprindo um conjunto de consumidores (5, Ci) através de um ou mais alimentadores (3, Dj) apresentando uma ou mais fases, caracterizado pelo fato de que ele compreende as seguintes etapas: - receber a primeira informação de consumo de eletricidade com relação a cada consumidor do conjunto, - receber a segunda informação de consumo de eletricidade com relação aos alimentadores ou às fases de cada alimentador da subestação, - usar a primeira e a segunda informações compreendendo uma fase de computação para determinar subconjuntos de consumidor, dentro do conjunto, os consumidores do mesmo subconjunto sendo supridos pelo mesmo alimentador dado e/ou pela mesma fase dada de um alimentador dado.

2. Método para determinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fase de computação é baseada em uma suposição de conservação de energia aplicada à primeira e segunda infor- mação.

3. Método para determinação, de acordo com uma das reivindi- cações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a fase de computação compreende computação de coeficientes (ay) traduzindo se um consumidor (Ci) está conectado ou não a um alimentador (Dj) ou a uma fase.

4. Método para determinação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que um coeficiente (ay) igual ou substancialmente igual a 1 traduz o fato de que o consumidor (Ci) é conectado ao alimentador ou à fase (Dj) e/ou que um coeficiente (ay) igual ou substancialmente igual a O traduz o fato de que o consumidor (Ci) não é conectado ao alimentador ou à fase (Dj).

5. Método para determinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fase de computação, em particular uma fase de computação de coeficientes (ay), usa um método de otimização do tipo quadrados mínimos.

6. Método para determinação, de acordo com a reivindicaçção 1, caracterizado pelo fato de que a fase de computação compreende computa- ção de um coeficiente de confiança.

7. Método para determinação, de acordo com a reivindicação 6 caracterizado pelo fato de que a etapa de uso compreende uma fase de comparação dos resultados das diferentes iterações da fase de computação.

8. Método para determinação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que é concluído que uma disfunção ou perdas de corrente elétrica não técnicas existem no sistema de força se os diferentes resultados das iterações da fase de computação forem substancialmente diferentes.

9. Meio de registro de dados legíveis por um computador no qual um programa de computador é registrado compreendendo dispositivos de software para implementar as etapas do método como definido em uma das reivindicações precedentes.

10. Dispositivo (8) para determinar a estrutura de um sistema de distribuição de eletricidade (1) compreendendo uma subestação (2) suprindo um conjunto de consumidores (5, (Ci) através de um ou mais alimentadores (3, Dj) apresentando uma ou mais fases, caracterizado pelo fato de que ele compreende dispositivos de hardware (81, 82, 83) e/ou de software para implementar as etapas do método como definido em uma das reivindicações 1 a 9.

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de hardware compreendem dispositivos (81) para receber informação de consumo de força, em particular com referência à recepção de primeira informação de consumo de eletricidade com relação a cada consumidor do conjunto e recepção de segunda informação de con- sumo de eletricidade com relação aos alimentadores ou às fases de cada ali- mentador da subestação, dispositivos de análise ou de processamento (82) compreendendo dispositivos para computação e dispositivos para informa- ção de restauração (83), em particular informação com respeito a subcon- juntos de consumidores supridos pelo mesmo alimentador dado e/ou pela mesma fase dada de um alimentador dado.

12. Programa de computador compreendendo dispositivos de codificação do programa de computador adequados para execução das etapas do método como definido em na reivindicação 1, quando o programa é executado em um computador.