bdgd2dss 0.0.3

Ferramenta para modelagem de alimentadores da BDGD para uso com OpenDSS

bdgd2dss

Conjunto de arquivos referente a biblioteca bdgd2dss desenvolvida na linguagem Python, que transforma as planilhas oriundas da Base de Dados Geográfica da Distribuidora (BDGD) em arquivos .dss para simulação e estudos de alimentadores de sistemas de distribuição de energia elétrica no ambiente OpenDSS. A ferramenta em questão foi criada pelo Mestrando em Engenharia Elétrica Arthur Gomes de Souza que desenvolve pesquisas com o foco em proteção de sistemas elétricos de potência, sob orientação do prof. Dr. Wellington Maycon Santos Bernardes (Universidade Federal de Uberlândia).

Instalação

Para instalar e utilizar a biblioteca bdgd2dss, siga os passos abaixo. Recomenda-se iniciar criando um ambiente virtual no terminal do VSCode para isolar as dependências do projeto.

1. Criar o ambiente virtual:

   python -m venv .venv
   

2. Ativar o Ambiente Virtual:

   .venv\Scripts\Activate
   

3. Clonar o Repositório:

   git clone https://github.com/ArthurGS97/bdgd2dss.git
   

4. Instalar as bibliotecas listadas no arquivo requirements.txt:

   pip install -r bdgd2dss/requirements.txt
   

5. A seguir, são apresentados os procedimentos para exportação dos dados e a utilização da biblioteca. Serão detalhadas a estrutura da base de dados e as instruções para seu uso em conjunto com a biblioteca.

1 - Base de Dados Geográfica da Distribuidora - BDGD

A BDGD faz parte integrante do Sistema de Informação Geográfico Regulatório da Distribuição (SIG-R). Em adição, é um modelo geográfico estabelecido com o objetivo de representar de forma simplificada o sistema elétrico real da distribuidora, visando refletir tanto a situação real dos ativos quanto as informações técnicas e comerciais de interesse. De forma a emular a rede elétrica dos agentes envolvidos, a BDGD é estruturada em entidades, modelos abstratos de dados estabelecidos com o objetivo de representar informações importantes, como as perdas estimadas pelos agentes. Cada uma dessas entidades é detalhada em diversos dados, dentre as quais constam aquelas que devem observar a codificação pré-estabelecida pelo Dicionário de Dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) (DDA), o qual especifica padrões de dados a serem utilizados na BDGD, visando a normalização das informações. Em relação aos dados cartográficos, eles são disponibilizados em um arquivo Geodatabase (.gdb), por distribuidora. O Manual de Instruções da BDGD (https://www.gov.br/aneel/pt-br/centrais-de-conteudos/manuais-modelos-e-instrucoes/distribuicao) e o Módulo 10 do PRODIST (https://www.gov.br/aneel/pt-br/centrais-de-conteudos/procedimentos-regulatorios/prodist) contém informações úteis para entender a BDGD, como as entidades disponibilizadas e as definições dos campos ¹.

Inicialmente, os dados da BDGD são classificados como entidades geográficas e não geográficas, as Tabelas 1 e 2 mostram as camadas que as compõe, respectivamente.

Tabela 1: Entidades geográficas da BDGD.

id	Sigla	Nome
22	ARAT	Área e Atuação
23	CONJ	Conjunto
24	PONNOT	Ponto Notável
25	SSDAT	Segmento do Sistema de Distribuição de Alta Tensão
26	SSDBT	Segmento do Sistema de Distribuição de Baixa Tensão
27	SSDMT	Segmento do Sistema de Distribuição de Média Tensão
28	SUB	Subestação
38	UNCRAT	Unidade Compensadora de Reativo de Alta Tensão
29	UNCRBT	Unidade Compensadora de Reativo de Baixa Tensão
30	UNCRMT	Unidade Compensadora de Reativo de Média Tensão
39	UCAT	Unidade Consumidora de Alta Tensão
40	UCBT	Unidade Consumidora de Baixa Tensão
41	UCMT	Unidade Consumidora de Média Tensão
42	UGAT	Unidade Geradora de Alta Tensão
43	UGBT	Unidade Geradora de Baixa Tensão
44	UGMT	Unidade Geradora de Média Tensão
31	UNREAT	Unidade Reguladora de Alta Tensão
32	UNREMT	Unidade Reguladora de Média Tensão
33	UNSEAT	Unidade seccionadora de Alta Tensão
34	UNSEBT	Unidade seccionadora de Baixa Tensão
35	UNSEMT	Unidade seccionadora de Média Tensão
36	UNTRD	Unidade Transformadora da Distribuição
37	UNTRS	Unidade Transformadora da Subestação

Fonte: Adaptado de ANEEL (2021) ².

Tabela 1: Entidades não geográficas da BDGD.

id	Sigla	Nome
3	BE	Balanço de Energia
0	BAR	Barramento
1	BASE	Base
2	BAY	Bay
4	CTAT	Circuito de Alta Tensão
5	CTMT	Circuito de Média Tensão
6	EP	Energia Passante
7	EQCR	Equipamento Compensador de Reativo
8	EQME	Equipamento Medidor
9	EQRE	Equipamento Regulador
10	EQSE	Equipamento Seccionador
11	EQSIAT	Equipamento do Sistema de Aterramento
12	EQTRD	Equipamento Transformador da Distribuição
13	EQTRM	Equipamento Transformador de Medida
14	EQTRS	Equipamento Transformador da Subestação
15	EQTRSX	Equipamento Transformador do Serviço Auxiliar
16	INDGER	Indicadores Gerenciais
18	PNT	Perdas não Técnicas
19	PT	Perdas Técnicas
17	PIP	Ponto de Iluminação Pública
20	RAMLIG	Ramal de Ligação
21	SEGCON	Segmento Condutor

Fonte: Adaptado de ANEEL (2021) ².

1.2 - Download dos arquivos

Para realizar o download dos dados de uma distribuidora, basta acessar o link: https://dadosabertos-aneel.opendata.arcgis.com/search?tags=distribuicao ¹ e pesquisá-la. Assim sendo, aparecerá mais de um arquivo, correspondente a cada ano. A Figura 1 mostra essa etapa.

.

Figura 1: Captura de tela dos dados da BDGD.

Fonte: ANEEL (2024) ¹.

Escolhendo o arquivo correspondente, basta baixar como mostra a Figura 2. Alerta-se que essa etapa pode demorar um pouco.

.

Figura 2: Captura de tela de download dos dados da BDGD.

Fonte: Adaptado de ANEEL (2024) ¹.

2 - Tratamento dos arquivos no QGIS

2.1 - Gerenciador de Fonte de Dados

Após realizado o download, será possível trabalhar com os arquivos. Para isso deve-se usar a ferramenta QGIS ³, um software livre com código-fonte aberto, e multiplataforma. Basicamente é um sistema de informação geográfica (SIG) que permite a visualização, edição e análise de dados georreferenciados. O download pode ser feito no link: https://qgis.org/download/. Abrindo o QGIS, deve-se ir em "Gerenciador da Fonte de Dados" (opção Vetor). Ao selecionar a opção "Diretório", coloca-se a codificação em "Automático", em Tipo escolhe-se a opção "Arquivo aberto GDB", e em Base de Vetores escolhe a pasta do arquivo BDGD baixado e extraído. Finalmente em LIST_ALL_TABLES coloca-se em "YES" para ser possível uma pré-visualização das camadas disponíveis e selecionar aquelas que desejar visualizar, todas as camadas devem ser selecionadas no campo "Selecionar Todas" e, em seguida, deve-se clicar em "Adicionar Camadas" para prosseguir com a visualização. Essas etapas são mostradas na Figura 3 e 4.

.

Figura 3: Captura de tela do carregamento dos dados no QGIS.

Fonte: O autor (2024).

.

Figura 4: Captura de tela do QGIS mostrando as camadas da BDGD

Fonte: O Autor (2024).

2.2 - Escolha da Zona Específica a Ser Estudada

Para otimizar as simulações e reduzir a quantidade de dados, é recomendável focar em uma área / região / zona específica, em vez de utilizar todos os dados da distribuidora. Por exemplo, pode-se escolher um município, como Uberlândia - Minas Gerais (ou outro à escolha do usuário), e trabalhar apenas com as informações dessa cidade. Para isso, é necessário filtrar as camadas, mantendo apenas os dados relevantes ao município. Uma maneira eficaz de fazer isso é identificar as subestações correspondentes e realizar o filtro em todas as camadas, já que quase todas possuem o atributo referente a uma subestação (SE). Para localizar as subestações e obter o código correspondente, clique com o botão direito na camada das SEs, e selecione a opção "Abrir tabela de atributos". A Figura 5 mostra essa etapa.

.

Figura 5: Captura de tela do QGIS para abrir a Tabela de Atributos.

Fonte: O Autor (2024).

Com a Tabela de atributos aberta, deve-se localizar as subestações de Uberlândia (município escolhido para a realização dos testes), e salvar os COD_ID delas, como mostra a Figura 6 em sequência.

.

Figura 6: Captura de tela do QGIS pra identificação das subestações

Fonte: O Autor (2024).

2.3 - Filtragem das Camadas e Exportando Planilhas

Com essas informações, será possível acessar todas as camadas e aplicar a filtragem necessária. Para isso, utilizaremos um código em Python no QGIS para realizar o filtro, gerar um arquivo com as coordenadas e exportar as camadas em arquivos .csv, que serão utilizados na modelagem. A Figura 7 ilustra o procedimento para abrir o terminal Python no QGIS. Após abrir o terminal, deve-se selecionar a opção "Abrir Editor".

. Figura 7: Captura de tela do QGIS para abrir o terminal python

Com o editor aberto deve-se abrir o código que está nesse diretório chamado: exportar_qgis.py. A Figura 8 mostra a opção.

. Figura 8: Captura de tela do QGIS para abrir o script

Com o script aberto, podemos agora realizar a filtragem das subestações e exportar os dados. A Figura 9 apresenta o código, que contém dois campos configuráveis pelo usuário: o caminho onde deseja salvar os arquivos exportados, quando realizado a cloangem do repositório já terá uma pasta chamada Inputs deve-se salvar nela, e o campo onde deve ser aplicado o COD_ID das subestações, conforme indicado. Após preencher esses campos, basta executar o script. Vale notar que essa etapa pode demorar, durante a qual o QGIS poderá ficar temporariamente travado; isso é esperado, então é necessário aguardar até a finalização do processo. Por exemplo, nos testes com todas as subestações de Uberlândia, esse procedimento levou cerca de 30 minutos em uma máquina com as seguintes especificações: Intel Core i5-8500 de 8ª geração @ 3.00GHz, 8 GB de RAM, Windows 10 Pro e SSD NVMe. Quanto maior a base de dados e o volume de dados a serem exportados, maior será o tempo de execução.

. Figura 9: Captura de tela do QGIS do script com o foco nas variáveis de entrada do usuário

Finalizado o processo de exportação das camadas, agora pode-se ir para os scripts em Python que realizarão a modelagem de alimentadores, verificação de convergência e validação dos mesmos.

3 - Convertendo BDGD em .dss usando Python

Para realizar a modelagem dos alimentadores utilizando a biblioteca bdgd2dss, utiliza-se o arquivo main.py, disponibilizado junto ao repositório. A estrutura do código é mostrado na Figura 10.

.

Figura 10: Captura de tela do Visual Code do códifo feeders_processing.py sendo utilizado

Fonte: O Autor (2024).

Os dados de entrada necessários são os níveis de curto-circuito trifásico (mvasc3) e monofásico (mvasc1), ambos em MVA. Caso se deseje utilizar os valores padrão do OpenDSS, basta atribuir 0 a essas variáveis.

A execução do script inicia-se no bloco if name == "main":, onde as funções principais são chamadas em sequência:

1 - Listagem dos alimentadores disponíveis: A função b2d.feeders_list() retorna todos os alimentadores presentes na base de dados exportada. Essa lista é exibida no terminal como referência. Em seguida, define-se a lista feeders, que contém os identificadores dos alimentadores a serem simulados. Essa lista deve ser informada no formato de strings.

2 - Modelagem dos alimentadores: A função b2d.feeders_modelling(feeders, mvasc3, mvasc1) realiza a modelagem dos alimentadores selecionados, levando em consideração os dados de curto-circuito especificados. O processo de modelagem é executado com paralelismo, garantindo maior desempenho.

3 - Verificação da viabilidade elétrica: Após a modelagem, pode-se utilizar a função b2d.feeders_feasibility(feeders) para verificar a viabilidade elétrica dos alimentadores simulados.

Importante: A função b2d.feeders_feasibility() deve permanecer comentada (símbolo # no início da linha) caso os alimentadores ainda não tenham sido modelados. Para evitar reprocessamento desnecessário, recomenda-se comentar temporariamente a função de modelagem ao executar apenas a verificação de viabilidade.

[!IMPORTANT] O arquivo requirements.txt lista todas as bibliotecas e as suas respectivas versões necessárias para a utilização dos scripts listados e disponíveis no diretório. Foi utilizado a versão do python 2.8.2 ⁴ e o ambiente de simulações o Visual Studio Code ⁵.

No vídeo, explicamos a utilização da biblioteca, o que facilita seu entendimento e aplicação.

3 - Como citar esta biblioteca

Utilizando essa biblioteca, cite os seguintes trabalhos:

SOUZA, Arthur Gomes de; JUNIOR, Julio; GUEDES, Michele; BERNARDES, Wellington Maycon S. Coordinating distribution power system protection in a utility from Uberlândia - MG using a geographic database, QGIS and OpenDSS. In: THE XIV LATIN-AMERICAN CONGRESS ON ELECTRICITY GENERATION AND TRANSMISSION - CLAGTEE 2022, 14., 2022, Rio de Janeiro, Brazil. Anais... Rio de Janeiro, 2022. p. 1-9.

SOUZA, Arthur Gomes de; BERNARDES, Wellington Maycon S.; PASSATUTO, Luciana A. T. Aquisição de dados topológicos e coordenação de religadores usando as ferramentas de apoio QGIS e OpenDSS. In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRY APPLICATIONS (INDUSCON), 15., 2023, São Bernardo do Campo, Brazil. Anais... São Bernardo do Campo: IEEE, 2023. p. 607-608. doi: 10.1109/INDUSCON58041.2023.10374830.

SOUZA, Arthur Gomes de; BERNARDES, Wellington M. Santos. Parametrização de religadores com apoio da base de dados geográfica da distribuidora, OpenDSS e Python. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AUTOMÁTICA (CBA), 25., 2024, Rio de Janeiro, Brasil. Anais. Rio de Janeiro: CBA, 2024. p. 1–7.

SOUZA, Arthur Gomes de; BERNARDES, Wellington M. Santos. Topological data acquisition and recloser coordination using QGIS and OpenDSS Tools. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE PLANEJAMENTO ENERGÉTICO (CBPE), 14., 2024, Manaus, AM. Anais... Manaus: Sociedade Brasileira de Planejamento Energético, 2024. p. 2605–2617.

PASSATUTO, Luiz Arthur. T.; SOUZA, Arthur Gomes de; BERNARDES, Wellington Maycon S.; FREITAS, Lúcio C. G.; RESENDE, Ênio C. Assignment of Responsibility for Short-Duration Voltage Variation via QGIS, OpenDSS and Python. In: INTERNATIONAL WORKSHOP ON ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND MACHINE LEARNING FOR ENERGY TRANSFORMATION (AIE), 2024, Vaasa, Finland. Anais... Vaasa: IEEE, 2024. p. 1-6. doi: 10.1109/AIE61866.2024.10561325.

Referências

^{1 2 3 4 5 6}

1. AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Dados abertos do Banco de Dados Geográficos de Distribuição - BDGD. Disponível em: https://dadosabertos-aneel.opendata.arcgis.com/search. Acesso em: 29 jul. 2025. ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵

2. AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Manual de Instruções da BDGD. Disponível em: https://www.gov.br/aneel/pt-br/centrais-de-conteudos/manuais-modelos-e-instrucoes/distribuicao. Acesso em: 29 jul. 2025. ↩ ↩² ↩³

3. QGIS. QGIS Geographic Information System. Disponível em: https://qgis.org/download/. Acesso em: 29 jul. 2025. ↩ ↩²

4. PYTHON SOFTWARE FOUNDATION. Python. Disponível em: https://www.python.org/downloads/. Acesso em: 29 jul. 2025. ↩ ↩²

5. MICROSOFT. Visual Studio Code. Disponível em: https://code.visualstudio.com/download. Acesso em: 29 jul. 2025. ↩ ↩²

6. AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST: Módulo 10. Disponível em: https://www.gov.br/aneel/pt-br/centrais-de-conteudos/procedimentos-regulatorios/prodist. Acesso em: 29 jul. 2025. ↩