Aplicação de redes neurais artificiais na previsão de curto prazo da carga nodal de sistemas de energia eletrica

Orientador: Andre Luiz Morelato FrançaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Este trabalho apresenta três modelos NARX utilizando redes neurais artificiais para previsão de carga nodal ativa e reativa, tendo em vista a posterior previsão do estado do sistema através do uso de um algoritmo de fluxo de carga, com a finalidade de poder estudar a segurança de operação do sistema para um perfil de carga futuro. Os dois primeiros modelos são implementados utilizando-se uma rede de perceptrons de múltiplas camadas estática e o terceiro modelo é implementado utilizando uma rede de perceptrons com filtros FIR em suas sinapses para permitir processamento temporal. Para cada um dos modelos, diferentes tamanhos de conjunto de treinamento e de topologia da rede neural foram testados, bem como vários tipos de variáveis de entrada para o modelo NARX, a fim de verificar qual a melhor resposta em termos de precisão. Nos testes foram utilizados dados reais de carga de várias subestações. Neste estudo, verificou-se que uma única rede neural estática usada para tratar todos os dias da semana apresentou o melhor resultado de previsão, sendo que a previsão de potência reativa apresentou um resultado pior do que a de potência ativa. Observou-se ainda que o erro de previsão do ângulo de tensão nas barras apresenta elevada sensibilidade em relação ao erro de previsão da potência ativa e que o erro na previsão da tensão nodal (tanto magnitude quanto ângulo) apresenta pequena sensibilidade em relação ao erro de previsão da potência reativaAbstract: This work presents three artificial neural network NARX models for bus load active and reactive power forecasting. The predicted injections can be used as inputs to a load flow to obtain the forecasted bus states aiming to perform security analysis in a future operating point. The first two models considered were implemented with a static Multilayer Perceptron Network (MLP) and the third model was implemented using a FIR neural network for temporal processing. For each one of the above models, different sizes of training sets and neural network topologies were tested, as well as distinct choices of neural networks input variables, in order to check the accuracy of prediction. Measured real data concerning several substations were used to test the models. As a result, the study shows that one single neural MLP network model for all days of the week give the least active and reactive power forecast error and that the active power prediction is more accurate than the reactive power one. It was also observed that the state angle forecasting shows a high sensitivity to the active power prediction error and that the voltage (magnitude and phase) prediction error shows a low sensitivity to the reactive power prediction errorMestradoMestre em Engenharia Elétric