Uma técnica heurística para a otimização de planos de tarefas de manutenção de redes aéreas de distribuição de energia elétrica com limitação de recursos

Abstract

Neste trabalho, apresenta-se uma nova abordagem para programação otimizada de tarefas de manutenção em redes de distribuição de energia elétrica, fundamentada em uma técnica clássica de otimização. O modelo originalmente de programação não linear binário misto é linearizado por meio da técnica de linearização por partes, sendo a técnica de solução adotada uma abordagem de otimização convexa clássica pseudodinâmica. O objetivo final deste trabalho, consiste em determinar um plano de manutenção otimizado para redes aéreas de distribuição ao longo de um horizonte de planejamento, produzindo a melhoria da confiabilidade do sistema ao longo do período de análise, considerando restrições de recursos financeiros, segmentação das tarefas em serviços realizados em linhas energizadas e desenergizadas, alocação das atividades de manutenção em redes desenergizadas entre as equipes especializadas e limitação do custo da energia não suprida decorrente da execução das tarefas de manutenção em linhas desenergizadas. O modelo matemático de programação linear binário misto foi implementado em linguagem AMPL e resolvido utilizando o solver comercial CPLEX. Os resultados obtidos com os experimentos realizados na implementação computacional da metodologia proposta em uma rede real com 435 equipamentos distribuídos em 56 seções são apresentados e discutidos, mostrando a sua eficiência e aplicação em sistemas reais, demonstrando a melhoria da confiabilidade das suas seções ao longo do período considerado, como a priorização de atribuição de tarefas de manutenção nas seções que contribuem com maior impacto na confiabilidade da rede e dos indicadores de continuidade, além do direcionamento eficiente das atividades de manutenção para equipamentos com maiores taxas de falha e menores custos de intervenção.

This work presents a new approach to the optimized scheduling of maintenance tasks in electric power distribution networks, grounded in a classical optimization technique. The originally formulated mixed-integer nonlinear programming model is linearized using a piecewise linearization technique, and the adopted solution strategy is based on a classical pseudo dynamic convex optimization approach. The main objective of this study is to determine an optimized maintenance plan for overhead distribution networks over a planning horizon, aiming to improve system reliability throughout the analysis period. This is achieved while considering financial resource constraints, the segmentation of tasks into live-line and de-energized services, the allocation of maintenance activities on de-energized networks among specialized crews, and the limitation of the cost of unserved energy resulting from the execution of maintenance tasks on de-energized lines. The mixed-integer linear programming model was implemented in the AMPL modeling language and solved using the commercial CPLEX solver. The results obtained from computational experiments conducted on a real distribution network comprising 435 pieces of equipment distributed across 56 sections are presented and discussed, demonstrating the efficiency and practical applicability of the proposed methodology in real systems. The results also show improvements in section reliability over the considered period, the prioritization of maintenance task assignments in sections that have the greatest impact on network reliability and continuity indices, and the efficient allocation of maintenance activities to equipment with higher failure rates and lower intervention costs.