Algoritmo VNS para a reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica considerando a alocação simultânea de geradores distribuídos

Abstract

O problema da reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica radiais consiste na determinação do estado de operação das chaves seccionadoras que minimiza os custos operacionais do sistema, garantindo os limites mínimos de atendimento de tensão na carga. Já o processo de alocação de geradores distribuídos consiste na determinação da capacidade, do despacho e em que barras estes geradores distribuídos devem ser conectados para que também minimizem os custos operacionais do sistema de distribuição, sem que haja violação dos níveis de tensão na carga. Neste trabalho será apresentada uma metodologia capaz de, simultaneamente, reconfigurar o sistema e alocar geradores distribuídos em sistemas de distribuição radiais, considerando vários níveis de demanda, sendo capaz também de despachar os geradores distribuídos com fator de potência ajustável, garantindo que a injeção de potências ativa e reativa contribuam para a minimização dos custos operacionais. A metodologia consiste em um algoritmo de busca em vizinhança variável que utiliza o algoritmo de busca por Fibonacci para o despacho ótimo dos geradores distribuídos. Todos os programas foram escritos em linguagem MATLAB e foram realizados testes usando dados dos sistemas de 33, 69 e 84 barras. Foram avaliados diversos cenários de estratégias de reconfiguração e de alocação ótima de geradores distribuídos, assim como a influência do número de geradores distribuídos na minimização dos custos operacionais. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados fornecidos por um modelo de programação cônica de segunda ordem inteira mista, escrito em linguagem AMPL e resolvido com o solver CPLEX.

The problem of reconfiguration of radial electrical power distribution systems consists in determining which switches should be kept disconnect for minimization of the operating costs of the system, ensuring the minimum limits of voltage service in the load. The process of allocating distributed generators consists of determining the size, dispatch and which buses these distributed generators must be connected in order to also minimize the operating costs of the distribution system, without violating the voltage levels in the load. This work will present a methodology capable of simultaneously reconfiguring and allocating distributed generators in radial distribution systems, considering various levels of demand, being also able to dispatch the distributed generators with adjustable power factor, ensuring that the both active and reactive power injection contribute to the minimization of operating costs. The methodology consists of a variable neighborhood search algorithm for the reconfiguration and the Fibonacci search algorithm for the optimal dispatch of distributed generators. All programs were written in MATLAB language, being tested with the systems of 33, 69 and 84 buses. Several scenarios of reconfiguration strategies and optimal allocation of distributed generators were evaluated, as well as the influence of the number of distributed generators in minimizing operating costs. The results obtained were compared with the results provided by a mixed integer second order conical programming model, written in AMPL language and solved with solver CPLEX.