Desempenho e Impacto dos Algoritmos

Para se avaliar o desempenho computacional devido aos algoritmos,
aplicou-se em dois casos de estabilidade os algoritmos propostos (

OTM3

,

OTM4

,

OTM5

 e

OTMX

). São os casos:

   Reduzido:

    caso de referência de estabilidade eletromecânica do SIN de
   Novembro de 2017

   Completo:

    caso de referência de estabilidade eletromecânica do SIN de
   Novembro de 2017 com modelos dinâmicos de parques eólicos e parques
   fotovoltaicos

Os casos foram avaliados quanto ao tempo de simulação e quantidade de
blocos desligados, frente a uma simulação de curto-monofásico em
Mossoró II (barra 5441) com desligamento da linha (5441-5461 / Mossoró
II – Açu II) e extinção do curto em 100 ms. Não foram provocados
eventos em blocos do tipo

ENTRAD

 e não foram pedidas plotagem de variáveis de CDU. Todos os testes
foram realizados nas versões 11.4.0 e 11.5.0 do programa, em ambiente
computacional dedicado com sistema operacional Linux, com múltiplas
execuções de cada combinação de cenário/algoritmo. A diferença entre
as versões reside no algoritmo

OTM5

 introduzido na versão 11.5.0.

Métricas

Define-se a expressão de

speedup

 a ser utilizada como métrica para o desempenho dos algoritmos:

   S=\frac{E[t]}{E[t]_\text{w/otm}}-1

sendo:

    E[t]  Esperança do tempo de simulação  S  Speedup observado

É possível ainda definir

speedup

 máximo teórico (S_{max}), estimado a partir da divisão entre o número
de blocos desabilitados pelo algoritmos e o número de blocos ativos.
São premissas deste indicador:

   O tempo de processamento de cada bloco é aproximadamente o mesmo;

   O tempo despendido com o processamento de controles em CDU é
   elevado o suficiente para se desconsiderar o tempo gasto com
   processamento de modelos built-in e com rede.

   A remoção desses blocos não altera a trajetória de convergência do
   método.

Resultados

As tabelas a seguir apresentam os resultados da simulação dos casos
propostos, sendo E[t] o valor esperado e \sigma[t] o desvio padrão dos
tempos encontrados.

Alcance dos algoritmos de detecção de malhas inativas (número de
blocos)                  Blocos Detectados  Blocos no caso  otm3  otm4
otm5  otmx (11.4)  otmx (11.5)  sem otm  Caso reduzido  3.865  795
492  4.568  5.066  49.704  Caso completo  14.893  6.287  1.105  19.008
19.812  128.512

Impacto dos algoritmos de detecção de malhas inativas para o sistema
reduzido            Sistema Reduzido  otm3  otm4  otmx 11.4  sem otm
E[t]  06:30,381  06:35,455  06:30,132  06:36,129  \sigma[t]  00:01,292
00:02,038  00:00,771  00:02,897  S  1,50%  0,20%  1,50%  -  Smax
7,80%  1,60%  9,20%  -

Impacto dos algoritmos de detecção de malhas inativas para o sistema
completo            Sistema Completo  otm3  otm4  otmx 11.4  sem otm
E[t]  15:58,078  17:02,081  15:34,918  17:36,530  \sigma[t]  00:02,728
00:03,080  00:02,213  00:03,564  S  10,30%  3,40%  13,00%  -  Smax
11,60%  4,90%  14,80%  -

Os algoritmos de detecção de malhas inativas foram capazes de reduzir
o tempo de simulação em ambos os casos, sendo recomendado o seu uso
corriqueiro. O algoritmo ainda produz um relatório (RELA OTMX)
informando os blocos de CDU que foram desabilitados, como na

Listagem 141

.

Excerto do relatório de blocos em malhas inativas gerado pelos
algoritmos

   X------------------------------------------X
   |  RELATÓRIO DE BLOCOS EM MALHAS INATIVAS  |
   |   CONTROLADOR               BLOCO        |
   | Número   Nome do CDU     Número  Variável|
   X--------X---------------X--------X--------X
         101       RT_ANGRA2        1     VREF
                                   42   VRMAX1
   (...)
   Número de blocos desligados durante otimização:  19812