PT1265333E - Configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica - Google Patents

Description

ΕΡ 1 265 333/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica"

Campo técnico 0 invento refere-se ao campo da distribuição de energia eléctrica ao nivel de média e alta tensão. 0 mesmo refere-se a um processo, a um produto de programa de computador e a um sistema para configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica, de acordo com o preâmbulo das reivindicações 1, 8 e 10.

Situação da Técnica

Quando de uma ampliação com actualização ou modernização de uma rede de transporte ou de comutação de energia eléctrica, partes de uma rede deste tipo são produzidas de novo ou são substituídos os dispositivos já existentes. As partes de uma rede, tais como as referidas acima, incluem, por exemplo, as linhas de transporte, as instalações de distribuição, os dispositivos de compensação de potência reactiva, etc. Por motivos de planeamento é efectuada uma análise abrangente por um operador da rede e/ou um fabricante de aparelhos e sistemas. O objectivo da análise é determinar uma configuração de aparelhos e/ou sistemas, a qual pode ser introduzida na rede e satisfaça os requisitos técnicos e económicos predefinidas pelo operador da rede. Um resultado desta análise é a determinação da configuração, ou seja, uma disposição planeada de determinados aparelhos desse fabricante. Na determinação desta configuração coloca-se o problema de, por um lado, o operador da rede conhecer os seus requisitos e dispor de simulações, com as quais ele pode testar e comparar diferentes configurações possíveis. Para isso são necessários peritos humanos que conheçam tanto os sistemas de simulação, como disponham também de conhecimentos abrangentes acerca da gama dos aparelhos do fabricante e acerca das suas possibilidades de configuração. Por outro lado, o fabricante dispõe de conhecimentos acerca dos seus aparelhos, em particular, acerca dos modelos de simulação. Ele não pode ou nem pretende colocá-los todos à disposição do 2 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ operador da rede. Mesmo que estes estejam à disposição do operador de rede, este determina frequentemente configurações técnicas e financeiras sub óptimas, porque ele só se baseia nas soluções do seu conhecimento sem incluir novos produtos e as suas novas caracteristicas e porque ele não pode ter uma panorâmica e aceder e a todos os aspectos dos aparelhos e das combinações de aparelhos.

Em DE 4209 168 é descrito um processo para tratamento de parâmetros por meio de um modelo de instalação de automatização produzido automaticamente, por meio de informações predefinidas da instalação.

Apresentação do invento É, portanto, um objecto do invento e proporcionar um processo, um produto de programa de computador e um sistema para configurar uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica do tipo referido no inicio, os quais permitem, partindo dos requisitos de um operador de rede, determinar automaticamente uma configuração de aparelhos, a qual satisfaz os requisitos de uma forma óptima.

Esta tarefa é solucionada por um processo, um produto de programa de computador e um sistema para configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica com as caracteristicas das reivindicações da patente 1, 8 e 10.

No processo parte-se, portanto, de um modelo de configuração, o qual descreve um conjunto de configurações possíveis de aparelhos e são produzidas, de acordo com o invento e com o auxílio do modelo de configuração, sistematicamente todas as configurações possíveis, as quais satisfazem um conjunto de requisitos predefinido, em que cada configuração pode apresentar, pelo menos, um valor característico e é determinada uma solução de configuração, a qual optimiza este valor característico.

Através disto é possível produzir automaticamente uma configuração óptima, sem a necessidade de qualquer conhecimento especializado acerca dos aparelhos utilizados na configuração. Em particular, é possível especificar os 3 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ requisitos funcionais para uma configuração, portanto, os requisitos de um comportamento de funcionamento da configuração. Isto é o oposto dos procedimentos de concepção convencionais, em que são definidos os aparelhos específicos e as suas interligações, sendo esta interligação analisada, a fim de verificar se a mesma satisfaz determinados requisitos.

Numa forma de realização preferida do invento é produzido automaticamente um modelo de simulação para simulação de um comportamento técnico da solução de configuração. Através disso é possível testar uma ou várias configurações de solução através de simulação, sem que seja necessário o conhecimento especializado acerca das características e modelos de simulações dos aparelhos utilizados numa solução de configuração.

Numa forma de realização preferida do invento o conjunto de requisitos apresenta as determinações da solução de configuração. Devido a isso é possível limitar a procura de variáveis de solução desejadas, das respectivas configurações, as quais não existe de antemão qualquer interesse em eliminar.

Numa outra forma de realização preferida do invento o parâmetro predefinido e a optimizar representa, para além de grandezas eléctricas, por exemplo, os custos de uma configuração, o espaço necessário para uma configuração, a fiabilidade de serviço de uma configuração, o risco de uma configuração, a eficiência de uma configuração ou os custos de manutenção de uma configuração. 0 produto de programa de computador para configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctricas, de acordo com o invento, pode ser carregado numa memória interna de uma unidade de processamento de dados digital e apresenta meios de codificação de programas de computador, os quais são executados numa unidade de processamento de dados digital, que conduzem os mesmos à execução do processo de acordo com o invento. Numa forma de realização preferida do invento, o produto de programa de computador apresenta um meio de leitura por computador, no qual estão memorizados os meios de codificação informáticos. 4 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ

Outras formas de realização preferidas derivam das reivindicações subordinadas.

Breve descrição dos desenhos

Em seguida será explicado o objecto do invento com mais pormenores com o auxilio de exemplos de realização preferidos, os quais estão representados nos desenhos anexos, os quais mostram: na Fig. 1 uma representação gráfica para comparação de diversas instalações de comutação, de acordo com os diferentes requisitos; na Fig. 2 esquematicamente, uma estrutura de suporte lógico ("software") de um sistema para execução do processo de acordo com o invento; na Fig. 3 um fluxograma do processo de acordo com o invento; na Fig. 4 uma representação gráfica de um modelo de configuração simplificado de uma instalação de comutação; na Fig. 5 uma representação gráfica de um modelo de configuração pormenorizado de uma instalação de comutação; e na Fig. 6 uma árvore de pesquisa para produção de configurações com o auxilio de modelos de configurações da Fig. 5. 4 Os simbolos de referência utilizados nos desenhos e o seu significado são apresentados de modo resumido na lista de simbolos de referência. Métodos para realização do invento

De acordo com o invento uma parte de uma rede de transporte de energia ou rede de comutação de energia é considerada como uma função de rede ou função do sistema de energia ("Power-System"), a qual executada por esta parte. Assim, por exemplo, uma parte de uma rede, a qual é constituída por uma linha de alta tensão em conjunto com 5 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ dispositivos associados de protecção e de compensação, satisfaz uma função de rede, "transporte de energia" ou especificando com maior precisão, uma função de rede de "junção ponto-a-ponto" ou "junção de pontos múltiplos". Em contrapartida, a função de rede "transporte de energia" pode ser realizada de diferentes formas, por exemplo, através de uma ligação de corrente alterna ou corrente continua, bem como com diferentes níveis de tensão, através de uma linha aérea ou de um cabo. Uma função de rede "comutar ligações" pode ser realizada através de uma instalação de comutação com diferente quantidade de barras de bus. Uma função de rede "compensar potência reactiva" pode ser realizada, por exemplo, por meio de condensadores, indutâncias ou de um dispositivo de fornecimento de energia reactiva de actuação rápida ("Static Var Compensation"). Uma função de rede "regulação de intensidade da corrente" pode ser realizada através de conversores de frequência de diferentes topologias em diferentes pontos da parte da rede a configurar e com diferentes elementos semicondutores, como tiristores, IGBT, GTO, IGCT. De igual modo as funções de rede de "transformação da tensão", "comando do fluxo da energia" ou "limitação da corrente" podem ser realizadas, respectivamente, através de vários aparelhos diferentes ou de combinações de aparelhos.

Com o termo "Aparelhos" serão, seguidamente, designados os aparelhos primários condutores de corrente ou disposições de aparelhos primários, como condutores, interruptores, barras de bus, campos de interruptores, transformadores, conversores, aparelhos de FACTS (Flexible AC Transmission System (sistema de transmissão de corrente alterna flexível) e elementos de compensação. Este grupo inclui os aparelhos secundários associados ou aparelhos de controlo e instrumentação, os quais controlam, regulam e protegem os aparelhos primários.

Assim, uma função de rede predefinida pode ser realizada, em regra, por várias disposições ou configurações de aparelhos. As diferentes configurações apresentam diferentes topologias de condutores de corrente e diferentes aparelhos. As mesmas diferenciam-se para além dos valores característicos eléctricos, também através dos valores característicos, como, por exemplo, o preço de aquisição, os 6 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ custos de exploração e de manutenção, a necessidade de espaço, a fiabilidade de serviço e a respectiva frequência de anomalias. Os valores característicos podem também representar riscos relativos à capacidade de fornecimento, estabilidade de preços ou adequação para a função. A um operador ou proprietário de uma rede de comutação de energia eléctrica coloca-se a questão, por exemplo, numa ampliação de capacidade da sua rede ou numa substituição de partes existentes da sua rede, relativa a uma configuração de aparelhos, os quais, no entanto, satisfazem de forma óptima os seus requisitos. De acordo com uma função de rede a ser concretizada são definidos, de modo fixo, determinados requisitos técnicos, outros requisitos acerca dos valores característicos como, por exemplo, o preço, a fiabilidade e a necessidade de espaço, são analisados em conjunto. Para determinar uma configuração óptima, ou para comparar entre si as várias configurações óptimas, de acordo com os diferentes critérios, são necessários especialistas, de acordo com a situação da técnica, que conhecem tanto os aparelhos a utilizar e as suas características, como dispõem também dos modelos de simulação dos aparelhos individuais e das ferramentas de simulação, com os quais o comportamento técnico de diferentes configurações se pode imitar e comparar. Neste caso é problemático porque os especialistas são caros, o operador de rede nem sempre tem modelos de simulação disponíveis e a gama de aparelhos é constantemente alterada.

De acordo com o invento a configuração e, de preferência, a produção de modelos de simulação de uma configuração é automatizada pela utilização de um modelo de configuração, o qual descreve todas as configurações possíveis por meio de uma linguagem formal. Com o auxílio do modelo de configuração, são produzíveis, sistematicamente, todas as configurações possíveis. Devido a um conjunto de requisitos que um utilizador prescreve é produzida uma quantidade de todas as configurações, as quais satisfazem estes requisitos. Para cada configuração são definidos os valores característicos. 7 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ

Um modelo de configuração e a produção sistemática de configurações serão descritos posteriormente mais pormenorizados. 0 conjunto de requisitos abrange uma quantidade minima de requisitos, bem como outras ou opcionais requisitos. A quantidade minima de requisitos tem, em todo o caso, que ser especificada numa operação de rede definida.

Por exemplo, para a função de rede "comutar ligações" têm que ser predefinidas obrigatoriamente uma tensão nominal U, uma quantidade de saidas de linha nel e uma quantidade de saidas de transformador nct. Os requisitos opcionais são um número nib de acopladores de bus e uma indicação de um tipo de instalação arr, como por exemplo, "barra de bus individual", "barra de bus individual com derivação", "barra de bus dupla", "configuração anelar", "disjuntores de 1 1/2". É possível que não exista qualquer configuração, a qual satisfaça todas os requisitos dos primeiros e segundas conjuntos. Neste caso é produzida uma mensagem correspondente, por exemplo, para o utilizador ou um parâmetro de saída apropriado.

Numa variante preferida do invento todas as configurações que são produzidas para determinar uma configuração óptima, a qual optimiza um valor característico predefinido, o mesmo é dizer, maximiza ou minimiza o mesmo. Por exemplo, é minimizado um preço ou uma requisito de espaço ou é maximizada uma fiabilidade.

Em termos técnicos de programação, uma implementação do invento é tornada acessível como função do suporte lógico ou função de programa, tendo uma estrutura de acordo com a expressão: x=>TipoBB (Ρΐ.,.Ρη, Opl...OPk, Opopt) em que TipoBB indica uma função de rede, Pl ... Pn são parâmetros que representam o conjunto mínimo de requisitos, 0P1 ... OPk indicam outros parâmetros k opcionais para representação dos requisitos opcionais. Um parâmetro opcional OPopt especifica relativamente qual o valor característico deve ser óptimo em vez do preço de aquisição. Um valor de 8 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ entrega χ é um vector, cujos elementos diferentes são, por exemplo: x [ 1] Valor característico da existência de uma solução x [2] Valor caracteristico "preço de aquisição" da solução óptima x [3] Valor caracteristico "custos de exploração" da solução óptima x [ 4] Valor caracteristico "fiabilidade de serviço" da solução óptima x[5] Valor caracteristico "eficiência" da solução óptima x[6] Valor caracteristico "espaço necessário" da solução óptima x [ 7] Diagrama da solução óptima x[8] Explicação da solução óptima x[9] Descrição da configuração óptima. 0 diagrama e a descrição da configuração óptima são apresentados através de estruturas de dados ou objectos de suporte lógico, as quais podem ser processadas por meio de uma interface de utilizador 1, ou de um gerador de modelos 3.

Numa forma de realização preferida do invento está definido um outro valor caracteristico como a soma ponderada de outros valores caracteristicos. A Fig. 1 mostra os resultados de várias execuções do processo de acordo com o invento para determinação de configurações que satisfaçam a função "comutar ligações". Isto corresponde a várias chamadas de uma função de programa do tipo:

Cost = Switchgear(U, nel, nct, arr, nib), (Custo = Comutador(U, nel, nct, arr, nib)) sendo nel=8, nct=0, nib=0 e os parâmetros restantes U e arr são variáveis. Para as tensões nominais diferentes, aplicadas ao longo de um eixo horizontal é aplicada, respectivamente, uma variante de custos mais favoráveis de uma instalação de comutação, em que uma altura de uma barra corresponde a um preço de aquisição da instalação de comutação de um tipo definido. Para isso, a cada tensão nominal é aplicada uma, ou 9 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ duas outras variáveis, sendo o tipo de instalação predefinido como outra requisito no segundo conjunto de requisitos. As variáveis correspondentes ao parâmetro opcional arr são BS Barra de bus individual BPT Barra de bus individual com derivação BD Barra de bus dupla AN Configuração anelar DJM Interruptor de potência de 1 Vs.

Uma função de programa deste tipo determina, portanto, com o auxilio dos requisitos funcionais, como são expressas através da quantidade minima de requisitos, uma solução de configuração, portanto uma realização técnica, a qual concretiza a função de rede correspondente de forma óptima. A Fig. 2 mostra, esquematicamente, uma estrutura de suporte lógico de um sistema para execução do processo de acordo com o invento. 0 sistema apresenta uma interface de utilizador 1 para introdução de requisitos e para apresentação de configurações geradas, bem como um configurador 2 para determinar uma configuração de aparelhos, a qual satisfaz os requisitos e optimiza um critério de optimização predefinido. 0 sistema apresenta meios para transmissão 11 de requisitos da interface de utilizador 1 para o configurador 2 e para a transmissão 12 de configurações óptimas e dos valores caracteristicos correspondentes óptimos para a interface de utilizador 1. 0 sistema apresenta também um gerador de modelos 3 para produção de um modelo de simulação de uma configuração, meios para transmissão 14 de uma configuração óptima do configurador 2 para o gerador de modelos 3, um simulador 4, meios para transmissão 16 de modelos de simulação de uma função de rede do gerador de modelos 3 para o simulador 4. 0 sistema apresenta também um banco de dados de modelos 5, o qual, por sua vez, apresenta uma colecção de modelos de configuração 6 para diferentes funções de rede e uma colecção de modelos de simulação 7 dos aparelhos. 0 sistema apresenta meios para transmissão 13 de um modelo de configuração da colecção de modelos de configuração 6 para o configurador 2, bem como meios para transmissão 15 de modelos de simulação de 10 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ aparelhos da colecção de modelos de simulação 7 para o gerador de modelos 3. A Fig. 3 mostra um fluxograma de uma aplicação de um processo de acordo com o invento. Após um arranque do processo, no passo 31 e de acordo com uma entrada do utilizador, é seleccionado um modelo de configuração. No passo 32 são apresentados os parâmetros mínimos e opcionais do modelo de configuração ao operador e o operador efectua uma especificação, pelo menos, dos parâmetros mínimos. No passo 33 e de acordo com os parâmetros mínimos e de parâmetros opcionais, eventualmente especificados, são produzidas todas as configurações correspondentes. Nesta situação são calculados todos os modelos de análise para determinação dos valores característicos e é determinada a configuração óptima. No passo 34 é apresentada de forma adequada ao utilizador a configuração óptima em conjunto com os seus valores característicos. A apresentação acontece, por exemplo, através de uma listagem textual dos aparelhos da solução de configuração ou através de uma apresentação gráfica partindo do modelo de configuração, na qual só são reproduzidos os componentes e os aparelhos da solução de configuração e os parâmetros, como por exemplo, a cardinalidade das relações, são substituídos por valores concretos. A solução de configuração, em conjunto com os parâmetros que foram conduzidos para a mesma, é memorizada num catálogo de soluções. No passo 35, dependente de uma entrada do utilizador, continua a operação com o passo 32 e com outros valores de parâmetros é produzida uma outra solução de configuração ou no passo 36 é dada uma panorâmica acerca do catálogo de soluções. Uma panorâmica comparativa deste tipo, em forma gráfica, é mostrada por meio de exemplo na Fig. 1. Por exemplo, as três barras num valor de U=345kV, correspondem aos custos para diferentes configurações de solução, quando determinadas pela execução dos passos 32 a 35 várias vezes e com variação manual dos parâmetros opcionais arr. No passo 37 o utilizador encontra uma selecção de uma solução de configuração, da qual no passo 38 é produzido automaticamente um modelo de simulação. 11 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ Ο modelo de configuração, utilizado e a geração automática de configurações, será explicado no que se segue. Uma descrição pormenorizada do modelo de configuração encontra-se em "Modeling configurable Product Familiers", Juha Tiihonen et. al., 4th WDK Workshop on Product Structuring, 22 a 23 Outubro de 1998, Delft University of Technology. Sendo conteúdo desta publicação incluído neste pedido. A Fig. 4 mostra uma representação gráfica de um modelo de configuração altamente simplificado de uma instalação de comutação, o qual coincide com os exemplos utilizados até agora. Os aparelhos da instalação de comutação são considerados no modelo de configuração de uma forma abstracta como "Componentes", em que o termo "Aparelho", como referido anteriormente, inclui também as disposições de vários aparelhos individuais. De modo convencional um componente é definido regressivo, quando compreende um aparelho ou de um ou mais componentes. Os componentes da instalação de comutação estão representados graficamente por meio de blocos. As linhas normais entre os blocos mostram que um componente superior, visto graficamente, apresenta um componente como peça. Um número colocado entre parênteses rectangulares no final de uma linha indica uma cardinalidade desta relação, ou seja, uma quantidade dos componentes inferiores que apresenta os componentes superiores. Uma linha marcada com um triângulo indica que uma relação "é uma". Por exemplo, é um componente "SA", o qual representa uma instalação de comutação igual a um componente "BS", "BPT", "BD", "AN" ou "DJM". Estes componentes representam variáveis de topologia diversas de uma instalação de comutação. 0 componente "BS" apresenta componentes nel "ET bay", os componentes nct apresentam "CT Bay" e os componentes nib apresentam "Bus coupl.". 0 componente "Bus coupl." é um componente "IB" ou um componente "IBSD".

Os requisitos a uma configuração correspondem a características de relações ou de componentes, as quais são registadas sobre os componentes. Assim, a expressão "U<=138" significa que o componente "BS" só pode ser utilizado para valores da tensão nominal inferiores a 138 (kV). 12 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ A fim de produzir de modo automático todas as configurações, as quais satisfazem os requisitos mínimos para U, nel e nct, bem como, eventualmente, os requisitos opcionais, é produzida uma árvore de pesquisa, a qual é determinada pelo modelo de configuração, partindo do bloco "SA", de uma maneira conhecida, utilizando, por exemplo, uma pesquisa em profundidade ou em largura.

Por exemplo, vamos assumir que os requisitos minimos são especificados como U=300, nel=3, nct=2. Isto corresponde a um requisito funcional, em que ligações devem ser feitas entre três saídas de linha e dois transformadores. 0 componente "SA" não pode ser um componente "BS", uma vez que a sua condição U <= 138 não é satisfeita. 0 mesmo se aplica ao componente "BPT". No entanto, o componente "SA" pode ser um componente "BD". 0 componente "BD" apresenta, de acordo com os requisitos nel e nct, 3 componentes "ET bay" e 2 componentes "CT bay". Uma vez que no parâmetro nib o seu respectivo valor não está predefinido, é colocado normalmente em nib=0, porque através disso se consegue a solução com custos mais favoráveis. Se a definição de U permitir várias possibilidades para concretizar o componente "SA", as possibilidades de custos maia elevados são suprimidas. 0 preço de aquisição da configuração é calculado, por exemplo, como a soma de um preço base do componente "BD" e dos preços dos componentes "ET bay" e "CT bay" multiplicado pela respectiva quantidade dos componentes. Uma área superficial necessária é determinada, por exemplo, através da adição da área superficial necessária para os componentes. Para determinação dos valores característicos da fiabilidade de serviço existe uma quantidade de processos e ferramentas de suporte lógico. Os fundamentos podem ser encontrados, por exemplo, em IEEE Standard 493-1997 ou em J. Endrenyi: Reliability Modeling in Electric Power Systems, John Wiley&Sons, New York 1978.

Os processos para determinação de valores característicos baseiam-se em modelos de análise associados. Um modelo de análise é uma representação em termos de suporte lógico de um processo para determinação de um valor característico de uma configuração com o auxílio de informações sobre componentes individuais da configuração. 0 13 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ tipo dos modelos de análise e o tipo desta informação baseiam-se no tipo do valor caracteristico associado. Por exemplo, um modelo de análise para determinação de fiabilidades de serviço e respectivas probabilidades de anomalias processa parâmetros tais como MTBF ("tempo médio entre avarias" ("Mean time between failure") dos componentes individuais, bem como informações acerca da estrutura de uma determinada configuração. Um modelo de análise para determinação do preço de aquisição determina, essencialmente, uma soma de preços de componentes e respectivos aparelhos. Um modelo de análise para determinação de um comportamento de regulação, de uma estabilidade técnica de regulação, de uma estabilidade transitória, de uma estabilidade de tensão ou de uma caracteristica de oscilação de uma configuração, apresenta, por exemplo, um modelo de simulação dinâmico, o qual é formado automaticamente a partir de modelos de simulação dos componentes da configuração. Um modelo de análise para determinação de caracteristicas de compensação apresenta, por exemplo, um modelo de fluxo de carga. 0 componente "SA" pode também ser um componente "NA" ou componente "DJM". Os valores caracteristicos também são calculados para estas configurações. Assim, existem globalmente três configurações com os seus valores caracteristicos e pode ser determinada a configuração que apresenta, por exemplo, o preço de aquisição mais baixo. 0 modelo de configuração apresenta, de preferência, as denominadas condições de delimitação, as quais colocam em relação entre si parâmetros de diferentes componentes. Por exemplo, através da selecção de um determinado tipo de interruptor num primeiro painel de ligações, uma selecção de interruptores noutros painéis de ligações, fica limitada só a este tipo. 0 exemplo descrito atrás foi extremamente simplificado de modo a simplificar a explicação. Modelos de configuração mais complexos com vários níveis hierárquicos de componentes produzem muitas configurações. A produção automática de configurações é conhecida através da "teoria da enumeração" ("Enumeration theory") e é descrita com mais pormenor "Gráficos, redes e algoritmos", Dieter Jungnickel, 3a. 14 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ

Edição, Manheim, Leipzig, Viena, Zurique, Bl-Wissenschafts-Verlag, 1994. A Fig. 5 mostra uma representação gráfica de um modelo de configuração pormenorizado de uma instalação de comutação "Switchgear". 0 requisito minimo é, neste caso, apenas uma quantidade N de saidas. A selecção das variáveis de topologia e respectivos componentes "Block", "H", "Single BB", "Double BB", Triple BB" érestringida de acordo com N. 0 componente "Block" compreende um e apenas um componente "Switchfield", enquanto que o componente "Η" o compreende cinco componentes "Switchfield". 0 componente "Single BB" compreende N componentes "Switchfield", um ou nenhum componente "Transfer B" e, de acordo com N, um componente "Longitudinal coupler". Em todo o caso, o componente "Switchfield" compreende um e apenas um componente "Slot 1" a "Slot 4". 0 "Slot 1" pode, por seu lado, ser implementado por meio de um de nove componentes diferentes, alguns dos quais estão parcialmente indicados por texto da Fig. 5 e diferenciados por símbolos gráficos. "Slot 2" e "Slot 3" podem ser implementados, respectivamente, por meio de um de respectivamente nove outros componentes, e "Slot 4" pode ser implementado por meio de um de dois outros componentes.

Condições de consistência são formuladas como características de interfaces ou aberturas entre componentes. Existem vários tipos de interfaces e pode existir entre dois componentes um, dois ou mais tipos de interfaces. No presente exemplo um primeiro tipo de interfaces da categoria "Switchfield Terminal" apresenta os valores {1C, 2C, 3C}, um segundo tipo de interfaces da categoria "Withdrawability" apresenta valores {NW, W} e um terceiro tipo de interfaces da categoria "Transfer Bus" apresenta valores {ΝΤΒ,ΤΒ}. Apenas os valores para os tipos de interfaces existentes são, respectivamente, registados num bloco que é mostrado na Fig. 5; se uma interface estiver presente, isso está implícito através do ou dos valores indicados. Uma outra condição no componente "Transfer B" confirma que número [0, 1] deste componente é igual a um, se o terceiro tipo de interface apresentar o valor "TB" e a quantidade é igual a zero, se o terceiro tipo de interface apresentar o valor "NTB". 15 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ

Uma configuração é consistente com uma condição de consistência, caso todos os tipos de interfaces de todos os componentes apresentam o mesmo valor. Os componentes sem condição de consistência adaptam-se, por definição, a todos os componentes. A Fig. 6 mostra uma árvore de pesquisa para produção de configurações com o auxilio do modelo de configuração da Fig. 2. Parte-se de uma selecção do parâmetro mínimo N = 2. Através disso é determinado que "Switchgear" é um "BlocK", o qual, por sua vez, apresenta um e apenas um "Switchfield". Todas as configurações diferentes dos quatro componentes de "Switchfield" são agora produzidas sistematicamente, partindo de uma selecção de variáveis de "Slot 1". Este processo de produção pode também partir com um outro "Slot", com o mesmo resultado. "Slot 1" é do tipo "ΙΑ", "1B" ou "1C". Se "Slot 1" for realizado através do componente "IA", o "Slot 2", apenas pode ser implementado pelo tipo "2A" com base numa condição de consistência, uma vez que o primeiro tipo de interface tem que apresentar o valor "1C" e o segundo tipo de interface o valor "W". Se "Slot 1" for implementado por meio do componente "1C", apenas o "Slot 2" pode ser implementado apenas por ambos os componentes "2B" ou "2C",, com base numa condição de consistência, uma vez que o primeiro tipo de interface tem que apresentar o valor "1C" e o segundo tipo de interface deve ter o valor "NW". Do mesmo modo, tendo em consideração as condições de consistência, todas as variáveis de "Slot 3" e "Slot 4" são verificadas, completando, assim, a árvore de pesquisa da Fig. 6 é complementada. Cada percurso da raiz da árvore até uma folha descreve uma possível configuração. Se N>6, então a árvore teria de ser ampliada com o auxílio das variáveis do componente "Longitudinal Coupler".

Numa variante preferida do invento, as configurações não são todas produzidas completamente, nem são definidos, subsequentemente, os valores característicos para cada configuração completa, mas sendo reajustados um ou vários valores característicos continuamente durante a produção de uma configuração. Se um valor característico estiver abaixo 16 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ ou acima de um valor que já tenha sido alcançado por uma outra configuração, termina a produção de uma configuração e o processo continua com a produção da próxima configuração. Por exemplo, quando de uma pesquisa de uma configuração com custos óptimos é memorizada uma configuração anterior melhor e termina a produção de uma nova configuração, logo que o seu preço ultrapassa o preço da configuração da melhor configuração anterior. Isto reduz os custos da memória e a complexidade de cálculo, para a geração de possíveis configurações.

Um modelo de configuração está representado internamente, por exemplo, por meio de uma linguagem de representação de texto. As expressões que estão escritas nesta linguagem são lidas por uma unidade de processamento de dados, a qual utiliza as mesmas para produzir estruturas de dados, as quais representam os modelos de configuração. A solução de configuração resulta numa estrutura ou topologia das suas ligações eléctricas que são conhecidas e, sendo, em particular, conhecidos as características e os parâmetros eléctricos dos aparelhos na estrutura. Todas as informações estão, assim, disponíveis, as quais são necessárias para a determinação de um modelo de simulação de modelos de componentes dos aparelhos. A produção automática de um modelo de simulação da solução de configuração com o auxílio destas informações acontece, por exemplo, para ou com um programa de simulação conhecido, para simulação dinâmica como Matlab/Simulink™ ou Dymola™.

Resumido, o processo de acordo com o invento para configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica, em que esta parte da rede de comutação de energia eléctrica pode ser realizada através de várias configurações diferentes de aparelhos, é caracterizado por um conjunto de configurações possíveis ser descrito numa unidade de processamento de dados através de um modelo de configuração de leitura por computador, em que o processo executa os seguintes passos: determinação de um conjunto de requisitos funcionais para uma configuração, por exemplo, de acordo com a 17 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ introdução do utilizador ou através de um sistema de concepção superior; produção sistemática de um conjunto de todas as configurações possíveis, as quais satisfazem o conjunto de requisitos funcionais, em que a cada configuração possível é atribuível, pelo menos, um valor característico; determinação automática de uma solução de configuração, a qual optimiza um valor característico predefinido da solução de configuração.

Numa forma de realização preferida do invento a função de rede serve, portanto, a parte observada da rede de comutação eléctrica como nó da rede de comutação de energia, ou seja, como instalação de comutação ou como uma linha de ligação ou para transformação de tensões ou para compensação de potência reactiva ou para conversão de tensão contínua em tensão alternada e vice-versa ou para filtragem de ondas harmónicas ou para comando de um fluxo de potência ou para limitação de corrente.

Numa outra forma de realização preferida do invento acontece uma memorização e processamento dos dados de modelos distribuídos espacialmente, em que, por exemplo, o banco de dados de modelos 5 é guardado numa unidade de memória por um produtor e/ou é administrado e actualizado pelo produtor, enquanto isso tem lugar a configuração, a interacção do utilizador e uma utilização de modelos de simulação produzidos numa unidade de processamento de dados de um operador de rede. Isto tem a vantagem do produtor poder modificar o banco de dados do modelo, caso estejam disponíveis aparelhos novos ou modificados. Estas alterações estão automaticamente activas para o operador de rede como utilizador do processo de acordo com o invento, sem que ele próprio necessite de se preocupar com estes dados modificados dos aparelhos propostos para venda.

Numa outra forma de realização preferida do invento as funções de rede e, assim, também os modelos de configuração são dispostos hierarquicamente. Neste caso, por exemplo, a um bloco num primeiro modelo de configuração prioritário está atribuído um segundo modelo de configuração associado. Os parâmetros e as condições de consistência são trocados entre 18 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ ambos os modelos de configuração, de modo que uma produção de todas as configurações possíveis pode ser executada, como descrito anteriormente.

Os níveis hierárquicos das funções de rede devem ser incluídos nestes modelos de configuração. Por exemplo, encontram-se num plano hierárquico superior, funções de rede tais como "transporte de energia", "alimentação de energia" ou "remoção de energia". A função de rede "transportar energia" apresenta as funções de rede "ligação ponto-a-ponto", "ligação de pontos múltiplos" ou "comutação de ligações". A estas funções de rede, por seu lado, estão associadas, por exemplo, as funções de rede "compensação de potência reactiva", "regulação de corrente", "transformação de tensão", "Comando de fluxo de potência" ou "limitação de corrente". As funções são especificadas com maior rigor por meio de atributos de funções, como por exemplo, "com fiabilidade de serviço determinada" ou "com disponibilidade determinada". Uma função de rede prioritária é formada, portanto, por várias funções de rede associadas. Se isto se verificar em vários níveis hierárquicos, a função de rede prioritária é formada por uma árvore de funções de rede.

Numa variante vantajosa desta forma de realização e durante a produção de configurações possíveis é efectuada, na produção de configurações possíveis no modelo de configurações prioritário, uma chamada de uma função de programa correspondente, a qual, como descrito anteriormente, e com o auxílio do modelo de configuração associado, determina a configuração óptima para realização da função de rede associada. Através de uma optimização local deste tipo é fortemente reduzida a explosão combinatória do conjunto de requisitos possíveis observados. 19 ΕΡ 1 265 333/ΡΤ

Lista de símbolos de referência 1 Interface de utilizador 2 Configurador 3 Gerador de modelos 4 Simulador 5 Banco de dados de modelos 6 Colecção de modelos de configuração para as diferentes funções de rede 7 Colecção de modelos de simulação de aparelhos 11 Transmissão de uma especificação de requisito 12 Mensagem de confirmação acerca de confirmações óptimas e seus valores caracteristicos 13 Transmissão de um modelo de configuração 14 Transmissão de uma configuração óptima 15 Transmissão de modelos de simulação de aparelhos 16 Transmissão de um modelo de simulação de uma função de rede

Lisboa, 2010-11-16

Claims (10)

1. ΕΡ 1 265 333/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Processo para configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica, em que esta parte da rede de comutação de energia compreende vários aparelhos e pode ser realizada através de várias disposições ou configurações diferentes de aparelhos e em que uma totalidade de possíveis configurações é descrita por meio de um modelo de configurações, caracterizado por o processo executar os seguintes passos: . determinação de um conjunto de requisitos impostos a uma configuração a determinar . produção sistemática de todas as configurações possíveis, as quais satisfazem o conjunto de requisitos, em que cada configuração possível tem, pelo menos, um valor característico do conjunto de valores característicos, que compreende: os custos de aquisição da configuração o espaço necessário à configuração a fiabilidade da configuração o risco da configuração a eficiência da configuração, ou os custos de manutenção da configuração, e . determinação automática de uma solução de configuração, a qual optimiza um valor característico predefinido.
2. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um modelo de simulação para simulação de um comportamento técnico da solução de configuração ser determinado automaticamente.
3. 3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o valor característico predefinido, o qual é óptimo pela solução de configuração, ser calculado como soma ponderada de vários valores característicos do conjunto de valores característicos. ΕΡ 1 265 333/ΡΤ 2/3
4. 4 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o processo para configuração da parte da rede de comutação de energia ser aplicado como um nó da rede de comutação de energia, ou como uma linha de ligação, ou para transformação das tensões, ou para compensação de uma potência reactiva, ou para conversão de uma tensão continua em tensão alterna ou vice-versa, ou para filtragem de ondas harmónicas, ou para comando de um fluxo de energia ou para limitação da corrente.
5. 5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parte da rede de comutação de energia ser descrita pela sua função técnica, como uma função de rede e por os requisitos para uma função de rede serem formulados como requisitos funcionais e serem utilizados como requisitos para uma configuração a determinar para realização desta função de rede.
6. 6 - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por uma função de rede de nivel superior apresentar várias funções de rede hierarquicamente inferiores.
7. 7 - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por uma função de rede apresentar uma função de programa associada, a qual determina a solução de configuração com base nos parâmetros, os quais especificam os requisitos para a função de rede, e por uma função de programa de nivel superior chamar várias funções de programa hierarquicamente inferiores.
8. 8 - Produto de programa de computador para configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica, o qual pode ser carregado numa memória interna de uma unidade de processamento de dados digital e apresenta meios de codificação de programa de computador, os quais, se forem executados numa unidade de processamento de dados digital, conduzem os mesmos à execução do processo de acordo com uma das reivindicações anteriores.
9. 9 - Sistema para configuração de uma parte de uma rede de comutação de energia eléctrica, em que esta parte da rede ΕΡ 1 265 333/ΡΤ 3/3 de comutação de energia compreende vários aparelhos e pode ser realizada por várias disposições ou configurações diferentes de aparelhos e em que um modelo de configuração descreve uma totalidade de configurações possíveis, caracterizado por o sistema apresentar: meios para transmissão (13) de modelos de configuração para um configurador (2), e meios (1) para determinação de um conjunto de requisitos para uma configuração a determinar, em que o configurador (2) apresenta: meios para produção sistemática de todas as configurações possíveis, as quais satisfazem o conjunto de requisitos, em que a cada possível configuração, pode ter, pelo menos, um valor característico associado do conjunto de valores característicos, que compreende: os custos de aquisição da configuração, o espaço necessário à configuração, a fiabilidade da configuração, o risco da configuração, a eficiência da configuração, ou os custos de manutenção da configuração, e . meios para determinação automática de uma solução de configuração, a qual optimiza um valor característico predefinido.
10. 10 - Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o sistema apresentar um gerador de modelos (3) para produção automática de um modelo de simulação a partir de uma configuração. Lisboa, 2010-11-16