Será defendida no dia 12 de agosto de 2026, às 9:30 horas, por videoconferência, a Tese de Doutorado intitulada “Avaliação Topológica de Criticalidades em Redes Elétricas de Potência”, do candidato ao título de Doutor em Computação – Rafael Carlos Soares Lima.
Link para defesa: https://us06web.zoom.us/j/85942348194
Avaliação Topológica de Criticalidades em Redes Elétricas de Potência
Resumo:
A Estimação de Estado (EE) fornece dados em tempo real para a supervisão e o controle de Sistemas Elétricos de Potência (SEP). A redundância do plano de medição, estabelecida pela quantidade, localização e tipo de medidas, é um requisito precípuo para a confiabilidade do processo de estimação. A análise de observabilidade destina-se a averiguar se, para uma dada configuração de rede, a EE pode ser realizada por completo. A análise de criticalidades, por sua vez, avalia vulnerabilidades estruturais associadas à indisponibilidade de medidas e a cenários de reconfiguração topológica. Do ponto de vista conceitual, ambas as análises são de natureza estrutural e combinatória, o que favorece o emprego de métodos topológicos fundamentados na Teoria dos Grafos, sobretudo em redes de grande porte, nas quais os métodos numéricos podem enfrentar limitações decorrentes do condicionamento da matriz de ganho. Esta tese aprimora a análise de observabilidade topológica ao combinar busca em profundidade, identificação de pontes e intersecção de matróides, incorporando operações de contração de arestas e a estratégia de Cunningham para o processamento eficiente de medidas de injeção. A principal contribuição consiste na proposição de uma técnica original e não enumerativa para a identificação de medidas críticas, pares críticos e conjuntos críticos, por meio da construção de digrafos bipartidos auxiliares que caracterizam padrões topológicos indicativos de vulnerabilidades em planos de medição. As metodologias propostas posicionam-se como ferramentas alternativas ao método clássico de resíduos normalizados e como alternativa em cenários nos quais o condicionamento da matriz de ganho limita sua aplicabilidade direta. As metodologias foram avaliadas em sistemas IEEE de 14, 118 e 300 barras, na rede da Polônia (CASE2383WP) e no sistema PEGASE com 9.241 barras. Os resultados demonstram elevado desempenho computacional, viabilizando a aplicação recorrente em redes de grande porte. As criticalidades identificadas mostraram-se consistentes com aquelas obtidas por técnicas topológicas e numéricas consolidadas na literatura.
Abstract:
State Estimation (SE) provides the real-time database for the supervision and control of Electrical Power Systems (EPS). The redundancy of the measurement plan, determined by the quantity, placement, and type of measurements, is a key requirement for the reliability of the estimation process. Observability analysis aims to verify whether, for a given network configuration, SE can be fully performed. Criticality analysis, in turn, assesses structural vulnerabilities associated with measurement unavailability and network topology reconfiguration scenarios. From a conceptual standpoint, both analyses are structural and combinatorial in nature, which favors the use of topological methods grounded in Graph Theory, particularly in large-scale networks where numerical methods may face limitations arising from the conditioning of the gain matrix. This thesis enhances topological observability analysis by combining depth-first search, bridge identification, and matroid intersection, incorporating edge contraction operations and Cunningham’s strategy for the efficient processing of injection measurements. The main contribution consists in proposing an original and non-enumerative technique for identifying critical measurements, critical pairs, and critical sets, through the construction of auxiliary bipartite digraphs that characterize topological patterns indicative of vulnerabilities in measurement plans. The proposed methodologies are positioned as alternative tools to the classical normalized residuals method and as an alternative in scenarios where the conditioning of the gain matrix limits its direct applicability. The methodologies were evaluated on IEEE test systems with 14, 118, and 300 buses, on the Polish transmission network (CASE2383WP), and on the PEGASE system with 9,241 buses. Results demonstrate high computational performance, enabling recurrent application in large-scale networks. The identified criticalities proved consistent with those obtained by established topological and numerical techniques in the literature.
Banca examinadora:
Prof. Julio Cesar Stacchini de Souza, UFF – Presidente
Prof. Milton Brown Do Coutto Filho, UFF
Prof. Fábio Protti, UFF
Prof. Luiz Satoru Ochi, UFF
Prof. Antonio José Alves Simões Costa, UFSC
Prof. Elizete Maria Lourenço, UFPR