PT2590289E - Processo e dispositivo de vigilância de uma linha de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO E DISPOSITIVO DE VIGILÂNCIA DE UMA LINHA DE TRANSMISSÃO DE CORRENTE ELÉCTRICA A ALTA TENSÃO" 0 presente invento diz respeito a um processo de vigilância de uma linha de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão. Ele diz respeito igualmente a um dispositivo para a realização deste processo e a um programa de computador correspondente. 0 invento aplica-se mais particularmente a um processo de vigilância comportando: - a determinação prévia (100) de uma ampacidade da linha a alta tensão a partir de uma temperatura limite de funcionamento da linha a alta tensão, dita temperatura de repartição, de parâmetros de condução da linha a alta tensão e de parâmetros meteorológicos, a medida de uma intensidade efectivamente transmitida pela linha a alta tensão com a ajuda de pelo menos um captador situado na linha a alta tensão, e - a vigilância, por um dispositivo de vigilância ligado ao captador, de uma ultrapassagem da ampacidade pela intensidade medida. A ampacidade de uma linha a alta tensão é o valor -2- ΡΕ2590289 limite admissível da intensidade de corrente transportada por esta linha, expressa em amperes. É geralmente colocado como postulado que esta ampacidade é uma constante cujo valor está dependente da temperatura de repartição, ela própria constante e calculada na base de parâmetros geométricos supostos constantes da linha a alta tensão, e de parâmetros meteorológicos. A relação entre a ampacidade e a temperatura de repartição é agora expressa segundo uma equação que fornece de maneira determinista um valor de intensidade em função de um valor de temperatura do condutor da linha a alta tensão, de parâmetros meteorológicos e de dados intrínsecos do condutor. Os parâmetros meteorológicos são escolhidos à priori como os mais desfavoráveis possíveis na vizinhança da linha a alta tensão para assegurar que a ampacidade resultante calculada desta maneira constitui um valor limite realmente pertinente perante os riscos de ultrapassagem da temperatura de repartição. Em consequência, a ampacidade calculada é geralmente sob óptima. Sendo os parâmetros meteorológicos escolhidos à priori, os riscos reais de ultrapassagem da temperatura de repartição, se bem que limitados, não são geralmente controlados.

No pedido de patente internacional publicado sob o número WO 2010/054072, este problema é levantado e contornado pelo cálculo de uma ampacidade instantânea dinâmica na base de parâmetros meteorológicos instantâneos emitidos a partir de captadores e fornecidos regularmente. -3- ΡΕ2590289

Naturalmente, esta ampacidade instantânea dá uma melhor estimativa da intensidade limite de funcionamento, mas ela necessita de meios de processamento em tempo real apresentando uma certa complexidade e sobretudo da ajuda de captadores adequados para salientar os parâmetros meteorológicos pertinentes. Ela não é portanto óptima sob o ponto de vista económico. Por outro lado, ela ainda se baseia numa relação simplificada entre a temperatura do condutor e a intensidade resultante.

Por outro lado, uma ampacidade estática definida por defeito mantém-se no entanto necessária. 0 documento US2010/0017153 Al divulga um processo de vigilância de uma linha de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão comportando: -a medida de uma temperatura de linha com a ajuda de um captador de temperatura, -a determinação da previsão de uma variação de carga eléctrica no decurso do tempo com a ajuda da medida de uma temperatura e de parâmetros de carga ponderados, -a determinação da previsão de uma variação de temperatura da linha no decurso do tempo a partir da variação estimada da carga eléctrica, e -a estimativa de uma capacidade de carga limite correspondente a uma temperatura limite de funcionamento, esta estimativa tendo em linha de conta parâmetros meteorológicos caracterizando a vizinhança da linha, -4- ΡΕ2590289 parâmetros técnicos da linha e previsões precedentes.

Pode assim ser desejado prever um processo de vigilância de uma linha de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão que permite libertar-se de pelo menos uma parte dos problemas e constrangimentos anteriormente referidos, nomeadamente que permite efectuar um cálculo mais preciso e fiável de um valor da ampacidade estática. É portanto proposto um processo de vigilância de uma linha de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão comportando: a determinação prévia de uma ampacidade da linha a alta tensão a partir de uma temperatura limite de funcionamento da linha a alta tensão, dita temperatura de repartição, de parâmetros de condução da linha a alta tensão e de parâmetros meteorológicos, -a medida de uma intensidade efectivamente transmitida pela linha a alta tensão com a ajuda de pelo menos um captador situado na linha a alta tensão, e -a vigilância por um dispositivo de vigilância ligado ao captador, de uma ultrapassagem da ampacidade pela intensidade medida, caracterizado pelo facto de que a determinação prévia da ampacidade comporta: -a escolha de um valor desta ampacidade por -5- ΡΕ2590289 optimização de uma probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição, esta probabilidade sendo definida na base de um modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento dependendo dos fenómenos meteorológicos, e -o registo do valor da ampacidade escolhida nos meios de armazenagem do dispositivo de vigilância.

Assim, integrando um modelo probabilistico da ultrapassagem da temperatura de repartição no cálculo da ampacidade, obtém-se um valor desta última que toma directamente em conta um factor de risco. Basta simplesmente que o modelo seja construído na base de dados realistas por exemplo de dados reais e numerosos de amostragem, para fornecer um resultado fiável. Por outro lado, os dados podem ser geolocalizados, o valor final obtido para a ampacidade da linha a alta tensão considerada pode ser ele mesmo igualmente pertinente geograficamente.

De maneira opcional, a escolha de um valor de ampacidade comporta: - a inicialização da ampacidade com um primeiro valor, - o ciclo de etapas seguintes, executadas pelo menos uma vez: • a estimativa da probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição pelo valor da ampacidade dado, • comparação desta probabilidade com um valor - 6 - ΡΕ2590289 limite, e • a actualizaçao do valor da ampacidade em função desta comparação.

De maneira opcional igualmente, a actualização do valor da ampacidade consiste em aumentar este valor se a probabilidade estimada é inferior ao valor limite e a reduzi-lo se a probabilidade estimada é superior ao valor limite.

De maneira opcional igualmente, o ciclo de etapas comporta um critério de paragem, nomeadamente um número máximo de repetições do ciclo de etapas ou uma diferença entre a probabilidade estimada e o valor limite inferior a um patamar pré-determinado quando esta probabilidade estimada é inferior ao valor limite.

De maneira opcional igualmente, a actualização do valor da ampacidade comporta a aplicação de uma convergência por dicotomia.

De maneira opcional igualmente, o modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento é definido como o produto, integrado numa pluralidade de intensidades compreendidas entre 0 e a ampacidade, de uma probabilidade dependente de parâmetros meteorológicos, que a temperatura de funcionamento seja superior à temperatura de repartição para uma intensidade -7- ΡΕ2590289 dada com uma probabilidade que esta int3ensidade seja atingida tendo em conta a ampacidade.

De maneira opcional igualmente, a probabilidade, dependente de parâmetros meteorológicos, de que a temperatura de funcionamento seja superior à temperatura de repartição para uma intensidade dada é calculada na base de um modelo estabelecido por armazenagem estocástica a partir de amostras de variáveis aleatórias meteorológicas e de uma função de transferência pré-determinada ligando os parâmetros meteorológicos e os parâmetros de condução da linha a alta tensão a uma temperatura de funcionamento da linha a alta tensão.

De maneira opcional igualmente, em regímen transitório de desequilíbrio térmico entre as potências de aquecimento e de arrefecimento de um condutor aéreo da linha a alta tensão, a probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição é mais precisamente definida na base do modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento corrigido pelo menos pelos dois factores multiplicativos seguintes: -um factor quantificando uma probabilidade de aparição de um defeito na linha a alta tensão, e -um factor quantificando uma probabilidade de duração da sobrecarga máxima da linha a alta tensão. 0 invento tem igualmente por objecto um programa -8- ΡΕ2590289 de computador susceptível de ser descarregado a partir de uma rede de comunicação e/ou registado num suporte legível por computador e/ou susceptível de ser executado por um computador, caracterizado pelo facto de que ele compreende instruções para a execução das etapas de um processo de vigilância de uma linha de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão tal como definido precedentemente, quando o referido programa é executado num computador. 0 invento tem igualmente por objecto um dispositivo de vigilância de uma linha de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão comportando: - um calculador concebido para a determinação prévia de uma ampacidade da linha a alta tensão a partir de uma temperatura limite de funcionamento da linha a alta tensão, dita temperatura de repartição, de parâmetros de condução da linha a alta tensão e de parâmetros meteorológicos, - meios de armazenagem do valor da ampacidade determinada, - uma interface de transmissão de dados concebida para a recepção de dados de medida de uma intensidade efectivamente transmitida pela linha a alta tensão emitidos a partir de pelo menos um captador situado na linha a alta tensão, e - um detector de ultrapassagem da ampacidade pela intensidade medida, -9- ΡΕ2590289 caracterizado pelo facto de que: - os meios de armazenagem comportam parâmetros de um modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento dependente dos parâmetros meteorológicos, e - o calculador é mais precisamente concebido para determinar a ampacidade da linha a alta tensão para a escolha de um valor desta ampacidade por optimização de uma probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição, sendo esta probabilidade definida na base do modelo de probabilidade armazenado. 0 invento será melhor compreendido com a ajuda da descrição que vai seguir-se, dada unicamente a título de exemplo e feita referindo-se aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 representa esquematicamente a estrutura geral de uma instalação comportando uma linha a alta tensão e um dispositivo de vigilância segundo um modo de realização do invento, - as figuras 2 e 3 representam esquematicamente dois modos de realização diferentes do dispositivo de vigilância da figura 1, a figura 4 ilustra as etapas sucessivas de um processo de vigilância implementado o dispositivo de vigilância da figura 2 ou 3, segundo um modo de realização do invento, as figuras 5 e 6 são diagramas ilustrativos de - 10 - ΡΕ2590289 modelos de leis de probabilidades cujos parâmetros são armazenados pelo dispositivo de vigilância da figura 2 ou 3, e - a figura 7 ilustra uma etapa de cálculo do processo da figura 4 utilizando os modelos das figuras 5 e 6. A instalação ilustrada na figura 1 comporta uma linha de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão compreendendo pelo menos um condutor aéreo 12 fixado, a intervalos regulares, a postes 14. Esta instalação é destinada a operar quer seja num regímen estável, no qual se observa um equilíbrio térmico entre as potências de aquecimento e de arrefecimento do condutor aéreo, quer seja em regímen transitório, no qual as potências de aquecimento e de arrefecimento do condutor aéreo estão em desequilíbrio térmico. Os postes 14 são destinados a manter o condutor aéreo 12 para além de uma certa altura mínima Hmín em regímen estável ou H'min em regímen transitório. A instalação da figura 1 comporta igualmente pelo menos um captador 16 situado ao longo do condutor aéreo 12 e concebido para medir em cada instante uma intensidade efectivamente transmitida pela linha a alta tensão 10. A altura Hmín a respeitar entre o condutor aéreo 12 e o solo (ou uma instalação qualquer situada sob o condutor aéreo) quando ele está sob tensão em regímen estável numa obra de tensão nominal U é geralmente - 11 - ΡΕ2590289 calculada como que uma distância b mínima, dita «distância de base», e de uma distância t dependente de U, dita «distância de tensão». A distância de base b é determinada por considerações de atravancamento a partir da afectação do solo e da natureza das instalações que ele comporta. Ela é também função do risco a tomar em linha de conta, que decorre do nível de tensão e de isolamento eventual dos condutores. A distância de tensão t é quanto a ela função da tensão nominal U das estruturas e da probabilidade de que, num lapso de tempo dado, uma pessoa ou um objecto esteja situado à distância de base b do solo ou da instalação considerada. Convém assim adoptar para a distância t uma das três avaliações 11, 12 ou 13 seguintes consoante a probabilidade de vizinhança é considerada como fraca, média ou forte: -t1=0,0025U -t2=0,005U, e -tl3=0,0075U, onde tl, t2, t3 são expressos em metros e U em kilovolts. O valor de t é obtido arredondando tl, t2 ou t3 (consoante o caso) ao decímetro mais próximo. Concretamente, a distância de tensão permite a protecção contra fenómenos de sobretensão no condutor aéreo 12.

Por consequência, para que uma descarga disruptiva tenha lugar em regímen estável (isto é, a formação de um arco eléctrico a partir da linha a alta tensão considerada) é preciso que as três condições -12- ΡΕ2590289 seguintes estejam realizadas: -a altura mínima não é respeitada -aparece uma sobretensão na linha a alta tensão, e -um terceiro elemento encontra-se directamente sob a linha a alta tensão. À altura Hmín corresponde uma temperatura máxima do condutor aéreo 12 ou temperatura limite de funcionamento da linha a alta tensão 10, dita «temperatura de repartição». O valor Trep desta temperatura de repartição pode ser calculado de maneira determinista e conhecida em si a partir da altura Hmín e de parâmetros geométricos locais da linha a alta tensão tais como: a altura de fixação do condutor aéreo entre dois postes e distância entre estes postes, altura H entre o ponto mais baixo do condutor aéreo e o solo a uma temperatura de referência dada, etc.

Um raciocínio similar aplica-se ao regímen transitório, excepto que a altura Hmín a respeitar entre o condutor aéreo 12 e o solo (ou uma instalação qualquer situada sob o condutor aéreo) é calculada como a soma da distância de base b e de uma distância de tensão t' que não entra em linha de conta com as sobre tensões. A distância de tensão t' é inferior a t, de modo que a altura H'mín é inferior a Hmín e que a temperatura de repartição T'rep em regímen transitório é superior a Trep. Pelo contrário, a temperatura de repartição Trep em regímen estacionário é -13- ΡΕ2590289 tolerada em permanência, enquanto que a temperatura de repartição T'rep em reqimen transitório não é tolerada senão durante uma duração pré-determinada de 10, 20 ou 30 minutos, por exemplo. A instalação ilustrada na figura 1 comporta, por outro lado, um dispositivo de vigilância 18 ligado ao captador 16, concebido para: - determinar previamente um valor da ampacidade da linha a alta tensão 10 a partir da temperatura de repartição, de parâmetros de condução da linha a alta tensão 10 e de parâmetros meteorológicos tais como os valores da temperatura ambiente, da exposição ao sol e de velocidade do vento, - armazenar este valor de ampacidade, - receber dados de medida da intensidade efectivamente transmitida pela linha a alta tensão 10 emitidos do captador 16, e detectar a ultrapassagem da ampacidade pela intensidade medida, esta ultrapassagem podendo ser a origem de um disparo de um alarme ou de paragem de uma transmissão de corrente na linha a alta tensão 10.

Sendo a ampacidade função da temperatura de repartição, o seu valor será igualmente função do regímen estacionário ou transitório. Em regímen estacionário, ela é geralmente qualificada de intensidade «de auxílio temporário» e em regímen transitório, de intensidade -14- ΡΕ2590289 «transitória».

Podem ser imaginados diferentes modos de realização para a realização do dispositivo de vigilância 18, dos quais dois vão ser detalhados fazendo referência ás figuras 2 e 3. Na figura 1, este dispositivo está representado como podendo ser materializado por um computador. De maneira clássica, este computador comporta um microprocessador, uma memória viva para a execução de processamentos comandados pelo microprocessador, uma memória não volátil para a armazenagem de parâmetros e de programas d computadores, um barramento para a troca de dados entre o microprocessador, a memória viva e a memória não volátil, pelo menos uma porta de comunicação para a troca de dados com dispositivos externos tais como o captador 16, etc. Mais precisamente, a memória não volátil pode armazenar um programa de computador concebido para a determinação prévia de uma ultrapassagem da ampacidade pela intensidade medida e o disparo eventual de um alarme.

Uma ligação com fios 20 é ilustrada para ligar o dispositivo de vigilância 18 ao captador 16 mas esta ligação pode igualmente ser pelo menos parcialmente hertziana.

No primeiro modo de realização ilustrado na figura 2, por exemplo conforme a ilustração da figura 1, o dispositivo de vigilância 18 é um aparelho electrónico -15- ΡΕ2590289 programável 1, por exemplo um computador ou um circuito integrado programável, em comunicação com o captador 16 por via da ligação com fios ou hertziana 20, comportando: - uma porta 22 de troca de dados com o captador 16, funcionando segundo um protocolo de comunicação compatível com a ligação 20, para a recepção de dados de medida de uma intensidade efectivamente transmitida pela linha a alta tensão 10, - primeiros meios de armazenagem 24, por exemplo a partir de uma memória não volátil, comportando um primeiro programa de computador 26 concebido para uma determinação prévia da ampacidade da linha a alta tensão 10 e um segundo programa 28 concebido para a detecção de uma ultrapassagem da ampacidade pela intensidade medida,

-segundos meios de armazenagem 30, por exemplo a partir de uma memória não volátil, comportando parâmetros P (ou P' em regímen transitório) de um modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento da linha a alta tensão dependendo de parâmetros meteorológicos e um valor da ampacidade A (ou A' em regímen transitório) destinado , a ser calculado com a ajuda do primeiro programa de computador 26, -eventualmente, um alarme 32 sonoro e/ou visual, e -um processador 34, ligado à porta 22 para receber os valores de intensidade efectivamente transmitida, ao alarme 32 para o fazer disparar sob certas condições definidas por exemplo no segundo programa 28, aos primeiros meios de armazenagem 24 para a execução dos programas 26 e 28 e aos -16- ΡΕ2590289 segundos meios de armazenagem 30 para a utilização dos parâmetros P (ou P' em regímen transitório) e para o registo da ampacidade A (ou A' em regímen transitório). O primeiro programa de computador 26 é mais precisamente concebido para determinar a ampacidade A (ou A' em regímen transitório) para a escolha de um valor desta ampacidade por optimização de uma probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição Trep (ou T'rep em regímen transitório) , sendo esta probabilidade definida na base dos parâmetros P (ou P' em regímen transitório) do modelo de probabilidade armazenado em memória 30.

Notar-se-á que, em variante, o dispositivo de vigilância 18 pode ser implementado sob a forma de um circuito integrado não programável. Neste caso, ao preço de uma menor flexibilidade, os cálculos podem ser acelerados.

Noutro modo de realização ilustrado na figura 3, uma parte dos processamentos do dispositivo de vigilância 18 pode ser aproximado do captador 16 e portanto implementado numa caixa 36 que o comporta, a caixa estando então disposta ao longo do condutor aéreo 12. Esta parte dos processamentos em causa é a que diz respeito especificamente à vigilância da linha a alta tensão 10 qunado a sua ampacidade A (ou A' em regímen transitório) é conhecida. Ela corresponde às funções realizadas com a ajuda do programa de computador 28 do modo de realização - 17- ΡΕ2590289 precedente. A caixa 36 comporta assim, além do captador 16, uma memória para a armazenagem da ampacidade A (ou A' em regimen transitório) da linha a alta tensão 10, um comparador 38 para a detecção da ultrapassagem da ampacidade A (ou A' em regimen transitório) pela intensidade medida pelo captador 16, e um órgão 40 de disparo de uma acção, por exemplo quando a intensidade medida ultrapassa o valor da ampacidade A (ou A' em regimen transitório) durante mais de um patamar de tempo pré-determinado. Este órgão 40 é por exemplo um alarme sonoro e/ou visual como no modo de realização precedente ou, mais vantajosamente neste modo de realização, um dispositivo de corte da corrente que transita no condutor aéreo 12. A outra parte dos processamentos realizados pelo dispositivo de vigilância, quer dizer, a parte dos processamentos que se referem à determinação prévia da ampacidade A (ou A' em regimen transitório), é implementada num outro aparelho 42, por exemplo um computador ou um dispositivo electrónico qualquer. Este outro aparelho 42 é por consequência simplificado em relação ao dispositivo electrónico implementando o dispositivo de vigilância do modo de realização precedente: ele não comporta por exemplo mais que o processador 34, uma memória não volátil 24 de armazenagem do primeiro programa de computador e uma memória não volátil 30 de armazenagem dos parâmetros P (ou - 18 - ΡΕ2590289 P' em regímen transitório) . Ele comunica com a caixa 36 para a transmissão de um valor da ampacidade A (ou A' em regímen transitório) logo que tenha efectuado o seu processamento. São igualmente possíveis outros modos de realização. Por exemplo, o dispositivo de vigilância 18 pode estar inteiramente integrado na caixa 36.

Um funcionamento possível do dispositivo de vigilância 18 vai ser agora detalhado fazendo referência à figura 4 para a realização de um processo de vigilância da linha a alta tensão 10.

No decorrer de uma fase prévia 100, este processo consiste em determinar, para o regímen estacionário, um valor da ampacidade A da linha a alta tensão 10 tal que a probabilidade de ultrapassar a temperatura de repartição Trep enquanto a intensidade I transmitida se mantém inferior a A seja a mais próxima possível, sem o ultrapassar, de um valor de patamar Ps considerado como óptimo. De maneira opcional e complementar, o processo pode consistir, por outro lado, em determinar, para o regímen transitório, um valor da ampacidade A' da linha a alta tensão 10 tal que a probabilidade de ultrapassar a temperatura de repartição T'rep enquanto que a intensidade I transmitida se mantém inferior a A' seja a mais próxima possível, sem o ultrapassar, de um valor de patamar P's - 19- ΡΕ2590289 considerado como óptimo. 0 valor limiar Ps para o regímen estacionário é por exemplo um valor pré-determinado fixado a priori. Passa-se o mesmo para o valor limiar P' s para o regímen transitório.

Em regímen estacionário, a probabilidade de ultrapassar a temperatura de repartição Trep enquanto que a intensidade I transmitida se mantém inferior à ampacidade A está dependente de parâmetros meteorológicos Θ significativos de um ambiente (lugar, estação, ...) no qual se encontra a linha a alta tensão 10. Ela pode escrever-se vantajosamente sob a forma seguinte:

A Ρθ (T>Trep, I) <A) =j P9 (T>Trep, I) dl (1) o

Ela é assim definida na base de um modelo de probabilidade anexo P9(T>Trep,I) de temperatura e de intensidade de funcionamento, esta probabilidade anexa dependente dos parâmetros meteorológicos Θ e estando integrada numa pluralidade de intensidades compreendidas entre 0 e a ampacidade A. Mais precisamente, e conforme as regras de análise bayesiana, esta probabilidade anexa P9(T>Trep,I) é o produto de uma probabilidade a posteriori de temperatura por uma intensidade de funcionamento dada dependente de parâmetros meteorológicos, assinalada Ρθ (T>Trep,I), e de uma probabilidade a priori de intensidade -20- ΡΕ2590289 de funcionamento dependente de parâmetros meteorológicos assinalada ΡΘ(Ι), seja: ρθ (T>Trep,I)) =ρθ (T>Trep \ I) ·ρθ(Ι)

Na prática, a probabilidade a priori Ρθ (I)=P (I) é independente dos parâmetros meteorológicos Θ e da ampacidade A. Ela segue uma lei cujos parâmetros podem ser estimados na base de uma amostragem estatística de intensidades de funcionamento de linhas a alta tensão sobre todo um território, todo o ano e todos os níveis de tensão juntos. Ela pode então ser representada por uma função de repartição representativa monotonia de carga da linha a alta tensão 10, tal como a ilustrada na figura 5, entre 0%A e 100%A.

Estes são quer os parâmetros estatísticos (média, variância,...) de uma lei que segue esta probabilidade a priori, mesmo directamente os valores amostrados que ela toma, que são registados como parâmetros P nos meios de armazenagem 30. Estes parâmetros podem ser pré-determinados Eles podem também ser calculados pelo dispositivo de vigilância 18 na execução do primeiro programa 26 no decurso de uma etapa 104 a partir de um conjunto de amostras representativo de intensidades de funcionamento de linhas a alta tensão sobre todo um território, todo o ano e todos os níveis de tensão juntos. -21 - ΡΕ2590289

Igualmente na prática, a probabilidade a posteriori Ρθ (T>Trep\I) está dependente dos parâmetros meteorológicos Θ e da intensidade de funcionamento I. Ela segue uma lei na qual os parâmetros podem ser estimados na base de uma amostragem estocástica, por exemplo segundo um método de convergência de Monte-Carlo à Chaine de Markov (processo de amostragem MCMC, do inglês «Markov Chain Monte Cario» com uma amostragem numérica de Gibbs, realizado a partir de uma função de transferência ligando os parâmetros meteorológicos Θ e parâmetros de condução da linha a alta tensão 10, por um lado, a uma temperatura da linha a alta tensão, por outro lado, para um valor de intensidade de funcionamento dado. Esta amostragem é realizada com a ajuda de amostras de parâmetros meteorológicos representativos do ambiente no qual se encontra a linha a alta tensão 10. Cada amostra é por exemplo um trio de parâmetros de temperatura ambiente, exposição ao sol e velocidade do vento. Estas amostras podem nomeadamente variar não somente em função do lugar (pode ser realizada uma delimitação de zonas) mas também em função da estação. Concretamente, num território como a França foram conduzidos estudos meteorológicos sobre dados tri-horários de 125 estações num período de 20 anos (1988-2007), na base de um corte do território em várias zonas geográficas homogéneas vis-à-vis as distribuições de temperatura de condutor (16 zonas) e na base de uma definição de estações homogéneas igualmente. A função de transferência utilizada é por exemplo -22- ΡΕ2590289 uma função normalizada tal como a equação Cigré, definida no documento intitulado «Thermal behaviour of overhead conductors» publicado pelo comité de estudo «B2-lignes aériennes» da organização Cigré, WG 22.12, em Agosto de 2002, ou a equação IEEE, definida no documento intitulado«IEEE Standard for calculating de current-temperature of bare overhead conductors» publicado por IEEE Power Engineering Society sob a referência IEEE Std 738™-2006, em Janeiro de 2007. Entre os parâmetros desta função de transferência, só os parâmetros meteorológicos e a temperatura de condutor resultante são considerados como variáveis aleatórias para a amostragem estocástica. Os parâmetros de condução da linha a alta tensão 10 são considerados como constantes. Por outro lado, os parâmetros geométricos que intervêm eventualmente na função de transferência são fixados por exemplo a partir de uma análise estatística de parâmetros geométricos cobrindo toda uma rede. A probabilidade a posteriori p9(T>Trep\l) pode então ser representada por uma função de repartição tal como a ilustrada na figura 6, para I variando entre 0 e Imáx amperes, sendo Imáx escolhida para ser um valor de intensidade de funcionamento muito desfavorável tendo em conta os parâmetros meteorológicos Θ, em todo o caso superior ao valor final A da ampacidade procurada.

Estes são por exemplo directamente os valores -23- ΡΕ2590289 amostrados que ela toma para I variando entre 0 e Imáx amperes que são registados como parâmetros P nos meios de armazenagem 30. Estes parâmetros podem ser pré- determinados. Eles podem também ser calculados pelo dispositivo de vigilância 18 na execução do primeiro programa 2 6 no decurso de uma etapa 10 6 a partir de um conjunto de amostras representativo dos parâmetros meteorológicos Θ no ambiente da linha a alta tensão 10. Esta execução não será detalhada, mas ele realiza de maneira clássica a amostragem estocástica mencionada precedentemente.

Quando os valores de Ps e dos parâmetros P são conhecidos, quer seja de maneira pré-determinada, quer seja por execução das etapas 104 e 106, passa-se a uma etapa 108 de inicialização, realizada pelo dispositivo de vigilância 18 na execução do primeiro programa 26, quando aquela ampacidade é inicializada a um primeiro valor A0 e um indice i é inicializado a 0. O primeiro valor A0 é por exemplo igual ao valor Imáx, quer dizer, ao maior valor de intensidade de funcionamento para o qual se dispõe de um valor de probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição tendo em conta parâmetros meteorológicos.

Em seguida, um ciclo de etapas 110, 112, 114 é executado pelo menos uma vez em pelo menos um valor do índice i pelo dispositivo de vigilância 18 na execução do primeiro programa 26. -24- ΡΕ2590289

Quando da etapa 110, a probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição Trep para o valor da ampacidade Ai é calculada. Este cálculo é realizado tal como ilustrado na figura 7 (diagrama de cima). Vê-se nesta figura que uma parte da curva de probabilidade a posteriori pe (T>Trep\I) da figura 6 é retomada, entre 0 e Ai amperes, para se fixar sobre a curva de probabilidade a priori p(I). Estas duas curvas são então multiplicadas entre elas ponto a ponto entre 0 e Ai para dar uma curva onde a área acima do eixo das abcissas (a tracejado na figura 7) dá uma estimativa do valor da probabilidade ρθ(T>Trep,I)<Ai)

A visto que Ρθ (T>Trep, I) <A) =j P9 (T>Trep\ I)p (I) dl o

Quando da etapa 112 seguinte, a probabilidade ρθ (T>Trep,I)<Ai) é comparada com o valor de patamar Ps.

Esta etapa 112 é seguida de uma etapa de ensaio 114 ligada a um critério de paragem: por exemplo um número máximo imáx de repetições do ciclo de etapas 110, 112, 114 comparado com o índice i. Assim, de acordo com este critério de paragem, com a condição de icimáx, passa-se a uma etapa 116 de actualização, senão passa-se a uma etapa 118 de registo. Em variante, o critério de paragem pode ser o facto de que a diferença entre ρθ (T>Trep, I) <Ai) e Ps torna-se inferior a um patamar pré-determinado Ap quando Pe (T>Trep,I)<Ai) é inferior a Ps. Assim, segundo este -25- ΡΕ2590289 critério de paragem, enquanto pe(T>Trep, I)<Ai) é superior a Ps ou que pe(T>Trep, I)<Ai) é inferior a Ps mas que [Ps-pe(T>Trep, I)<Ai)]>Δρ, passa-se à etapa 116 de actualização, senão passa-se a uma etapa 118 de registo.

No decurso da etapa 116, o indice i é incrementado de uma unidade e o valor de Ai é actualizado. Sendo dado que se procura estimar um valor da ampacidade A tal que a probabilidade pe(T>Trep, I)<A) seja a mais próxima possível do valor de patamar Ps sem o ultrapassar, a actualização do valor da ampacidade Ai consiste nomeadamente em aumentar este valor ser a probabilidade estimada p9(T>Trep, I)<Ai) é inferior a Ps e a reduzi-la se ela é superior a Ps. Mais precisamente, a actualização do valor da ampacidade Ai pode comportar a aplicação de uma convergência por dicotomia.

Em seguida à execução da etapa 116, o processo retoma a etapa 110 para um novo ciclo de etapas 110, 112, 114. Nomeadamente, o cálculo da etapa 110 reata-se com um novo valor de Ai. A parte inferior da figura 7 ilustra este novo cálculo no caso de uma actualização de Ai por redução do seu valor. Para clarificar o facto de que a figura 7 ilustra duas execuções sucessivas da etapa 110, os índices são assinalados respectivamente i e i+1 no diagrama superior e no diagrama inferior da figura 7. A etapa de registo 118 executada no fim do ciclo -26- ΡΕ2590289 consiste: - quer em registar o último valor de Ai como ampacidade escolhida A nos meios de armazenagem 30 do dispositivo de vigilância 18, no caso do modo de realização da figura 2, - quer em transmitir o último valor de Ai como ampacidade escolhida A para a caixa 36 e registá-la nesta, no caso do modo de realização da figura 3. O processamento precedentemente descrito para o regímen estacionário e baseado na equação (1) adapta-se ao regímen transitório. Com efeito, em regímen transitório, a probabilidade de ultrapassar a temperatura de repartição T'rep enquanto a intensidade de funcionamento i se mantém inferior à ampacidade A' pode vantajosamente escrever-se sob a forma seguinte: Ρ'θ (T>Tr rep, I) <A') =P1 xΡ2χΡθ (T>Trep, KA' )

A =Ρ1χΡ2χ\ Ρθ (T>Trep, I) dl (2) o em que PI é a probabilidade de aparição de um defeito e P2 a probabilidade de uma duração de sobrecarga máxima. PI e P2 são valores pré-determinados piores probabilidades estimadas por um retorno de experiência O resto do cálculo e do processamento é reduzida ao caso precedente do regímen estacionário, salvo para o valor patamar Ps que é substituído por P's e para a expressão da -27- ΡΕ2590289 função de transferência que toma uma forma transitória. Por exemplo, se se trata da equação Cigré, é a sua expressão transitória que é preciso reter, em que esta expressão necessita conhecer um estado inicial. Este estado inicial é dado pelo valor de intensidade antes da aparição de defeito que provocou o regímen transitório, expresso em percentagem da intensidade máxima para a qual p9 (T>T'rep\I) fica nula. A etapa de registo 118 refere-se então ao valor A' encontrado.

Em seguida a esta etapa de registo 118 pondo fim à fase prévia 100 de determinação da ampacidade A (ou A' em regímen transitório), o processo ilustrado na figura 4 consiste em vigiar a intensidade de corrente que transita na linha a alta tensão 10 no decurso de uma fase de vigilância 200 propriamente dita. A fase de vigilância 200 é realizada pelo dispositivo de vigilância 18 na execução do segundo programa 28.

Uma primeira etapa 202 desta fase de vigilância consiste em medir, com a ajuda do captador 16, uma intensidade corrente efectivamente transmitida pela linha a alta tensão. Esta medição pode ser efectuada periodicamente.

Em seguida, no decurso de uma etapa de ensaio 204, esta intensidade medida é comparada com a ampacidade A registada (ou A' em regímen transitório). A título de -28- ΡΕ2590289 experiência não limitativa, se esta intensidade medida ultrapassa a ampacidade A (ou A' em regímen transitório) durante uma duração superior a um patamar pré-determinado, a etapa de ensaio 204 pode ser seguida de uma etapa final 206 de disparo de um alarme visual ou sonoro ou de um corte de corrente na linha a alta tensão 10.

Parece claramente que um dispositivo de vigilância tal como o que foi descrito precedentemente segundo diferentes modos de realização possíveis permite tomar em linha de conta um factor de risco na estimativa da ampacidade da linha a alta tensão considerada através da integração de um modelo probabilístico. Por outro lado, sendo a aproximação probabilística mais fina e mais próxima da realidade estatística que uma aproximação determinista, a ampacidade estimada tem fortes hipóteses de ser superior, o que permite aumentar a capacidade de trânsito com uma mesma rede de transporte de electricidade.

Notar-se-á, por outro lado, que o invento não está limitado aos modos de realização descritos precedentemente. Parecerá com efeito ao versado na técnica que podem ser acrescentadas diversas modificações aos modos de realização anteriormente descritos, à luz do ensinamento que dele vem sendo divulgado. Nas reivindicações que se seguem, os termos utilizados não devem ser interpretados como limitando as reivindicações aos modos de realização expostos na presente descrição, mas devem ser interpretados -29- ΡΕ2590289 para aí incluírem todos os equivalentes que as reivindicações visam cobrir devido ao facto de que a sua formulação e portanto a previsão está dentro do alcance do versado na técnica aplicando os seus conhecimentos gerais na realização do ensinamento que dele vem sendo divulgado.

Lisboa, 24 de Outubro de 2014

Claims (10)

1. ΡΕ2590289 - 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Processo de vigilância de uma linha (10) de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão comportando: -a determinação prévia (100) de uma ampacidade (A) da linha a alta tensão (10) a partir de uma temperatura limite de funcionamento da linha a alta tensão, dita temperatura de repartição, de parâmetros de condução da linha a alta tensão e de parâmetros meteorológicos, -a medida (202) de uma intensidade efectivamente transmitida pela linha a alta tensão (10) com a ajuda de pelo menos um captador (16) situado na linha a alta tensão, e -a vigilância (204) por um dispositivo de vigilância (18) ligado ao captador (16), de uma ultrapassagem da ampacidade (A) pela intensidade medida, caracterizado pelo facto de que a determinação prévia (100) da ampacidade (A) comporta: - a escolha (108, 110, 112, 114, 116) de um valor desta ampacidade (A) por optimização de uma probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição, esta propriedade sendo definida na base de um modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento dependendo de fenómenos meteorológicos, e - o registo (118) do valor da ampacidade escolhida nos ΡΕ2590289 - 2 - meios de armazenagem (30) do dispositivo de vigilância (18) .
2. 2. Processo de vigilância de uma linha (10) de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão segundo a reivindicação 1, no qual a escolha (108, 110, 112, 114, 116) de um valor da ampacidade (A) comporta: a inicialização (108) da ampacidade com um primeiro valor, o ciclo de etapas seguintes executado pelo menos uma vez: • a estimativa (110) da probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição pelo valor da ampacidade dado, • a comparação (112) desta probabilidade com um valor limite, e • a actualização (116) do valor da ampacidade em função desta comparação.
3. 3. Processo de vigilância de uma linha (10) de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão segundo a reivindicação 2, no qual a actualização (116) do valor da ampacidade consiste em aumentar este valor se a probabilidade estimada é inferior ao valor limite se e a reduzi-lo se a probabilidade estimada é superior ao valor limite.
4. 4 . Processo de vigilância de uma linha (10) de - 3 - ΡΕ2590289 transmissão de corrente eléctrica a alta tensão segundo a reivindicação 3, no qual o ciclo de etapas comporta um critério de paragem, nomeadamente um número máximo de repetições do ciclo de etapas ou uma diferença entre a probabilidade estimada e o valor limite inferior a um patamar pré-determinado quando esta probabilidade estimada é inferior ao valor limite.
5. 5. Processo de vigilância de uma linha (10) de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão segundo qualquer uma das reivindicações 2 a 4, no qual a actualização (116) do valor da ampacidade comporta a aplicação de uma convergência por dicotomia.
6. 6. Processo de vigilância de uma linha (10) de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão segundo qualquer uma das reivindicações 1 a 5, no qual o modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento é definido como o produto, integrado numa pluralidade de intensidades compreendidas entre 0 e a ampacidade (A) , de uma probabilidade, dependente de parâmetros meteorológicos, de que a temperatura de funcionamento seja superior à temperatura de repartição para uma intensidade dada com uma probabilidade que esta intensidade seja atingida tendo em consideração a ampacidade (A).
7. 7. Processo de vigilância de uma linha (10) de -4- ΡΕ2590289 transmissão de corrente eléctrica a alta tensão segundo a reivindicação 6, no qual a probabilidade, dependente dos parâmetros meteorológicos, de que a temperatura de funcionamento seja superior à temperatura de repartição para uma intensidade dada é calculada na base de um modelo estabelecido por amostragem estocástica a partir de amostras de variáveis aleatórias meteorológicas e de uma função de transferência pré-determinada, ligando os parâmetros meteorológicos e parâmetros de condução da linha a alta tensão a uma temperatura de funcionamento da linha a alta tensão.
8. 8. Processo de vigilância de uma linha (10) de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão segundo qualquer uma das reivindicações 1 a 7, no qual, em regímen transitório de desequilíbrio térmico entre as potências de aquecimento e de arrefecimento de um condutor aéreo (12) da linha a alta tensão, a probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição é mais precisamente definida na base do modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento corrigido pelo menos pelos dois factores multiplicativos seguintes: -um factor quantificando a probabilidade de aparição de um defeito na linha a alta tensão, e -um factor quantificando a probabilidade de duração de sobrecarga máxima da linha a alta tensão.
9. 9. Programa de computador telecarregável a ΡΕ2590289 - 5 - partir de uma rede de comunicação e/ou registado num suporte susceptivel de ser lido por um computador e/ou susceptivel de ser executado por um processador, caracterizado pelo facto de que ele compreende instruções para a execução das etapas de um processo de vigilância de uma linha (10) de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão segundo qualquer uma das reivindicações 1 a 8, quando o referido programa é executado num computador.
10. 10. Dispositivo (18) de vigilância de uma linha (10) de transmissão de corrente eléctrica a alta tensão comportando: um calculador (34, 26) concebido para a determinação prévia de uma ampacidade (A) da linha a alta tensão (10) a partir de uma temperatura limite de funcionamento da linha a alta tensão, dita temperatura de repartição, de parâmetros de condução da linha a alta tensão e de parâmetros meteorológicos, meios (30) de armazenagem do valor da ampacidade (A) determinada, uma interface (22) de transmissão de dados concebida para a recepção de dados de medida de uma intensidade efectivamente transmitida pela linha a alta tensão (10) emitidos a partir de pelo menos um captador (16) situado na linha a alta tensão, e - um detector (34, 28; 38) de ultrapassagem da ampacidade (A) pela intensidade medida, caracterizado pelo facto de que : -6- ΡΕ2590289 os meios de armazenagem (30) comportam parâmetros (P) de um modelo de probabilidade anexo de temperatura e de intensidade de funcionamento dependente dos parâmetros meteorológicos, e o calculador (34, 26) é mais precisamente concebido para determinar a ampacidade (A) da linha a alta tensão (10) para a escolha de um valor desta ampacidade por optimização de uma probabilidade de ultrapassagem da temperatura de repartição, sendo esta probabilidade definida na base do modelo de probabilidade armazenado. Lisboa, 24 de Outubro de 2014