Dimensionamento da reserva operativa considerando restrições de transmissão via método da entropia cruzada.

Abstract

O correto dimensionamento da reserva de capacidade de geração, seja estática ou operativa, é um problema fundamental no planejamento e na operação dos sistemas elétricos de potência. A reserva girante é a parcela da reserva operativa que está sincronizada de forma a suprir a carga, caso haja perda de unidades de geração, bem como acréscimos de demanda devido a erros de previsão, ou qualquer outro fator externo inesperado. Dada sua característica estocástica, essa parcela da reserva operativa é mais adequadamente dimensionada utilizando-se métodos probabilísticos, pois assim se obtêm índices de risco associados à perda de carga, caracterizando de forma quantitativa a confiabilidade do sistema. Através destes índices, as diversas configurações do sistema elétrico podem ser comparadas e o processo de tomada de decisão apontará as alternativas que atendam os critérios requeridos de confiabilidade. Esta dissertação propõe uma metodologia de dimensionamento da reserva girante considerando o risco de perda de carga devido a falhas nos sistemas de geração e transmissão. Considerando a raridade destes eventos, utiliza-se um estimador não tendencioso baseado na amostragem por importância (Importance Sampling – IS), aplicado à Simulação Monte Carlo (SMC). O conjunto de parâmetros ótimos do estimador é obtido por um processo adaptativo de otimização estocástica, utilizando o método da Entropia Cruzada (Cross Entropy – CE). O método desenvolvido nesta dissertação apresenta a devida robustez e flexibilidade de avaliação. O estimador proposto baseado na técnica IS via CE torna a SMC computacionalmente eficiente e, como as falhas dos equipamentos de transmissão também são incluídas na análise, o modelo do sistema torna-se mais consistente com a realidade operativa. Portanto, a metodologia proposta é capaz de resolver, de forma eficiente do ponto de vista computacional, o problema do dimensionamento da reserva operativa, em particular a girante, de sistemas considerando a rede de transmissão. Estes aspectos são comprovados através de vários testes utilizando-se o sistema teste IEEE RTS (Reliability Test System). Tais testes demonstram que os índices de risco obtidos refletem de forma correta a probabilidade de falha do sistema devido a violações dos limites de capacidade dos equipamentos de transmissão. Assim, a reserva girante pode ser dimensionada de forma mais apropriada aos reais requisitos operativos do sistema.