Índices de confiabilidade devido a vegetação e planejamento de podas de árvores em redes de distribuição

Abstract

Parts of interruptions in electricity supply are caused by contact with the edges of the vegetation system elements, impairing the reliability and quality of distribution systems. Increased costs with no electricity supply and corrective maintenance are the consequences of the absence of plans for carrying out the maintenance of vegetation. The need to maintain the supply of electricity and consequently the increased confidence of the distribution system is the aim of programming models focused on increasing the system reliability at the low cost. This work propose a mathematical model of dynamic multi-objective binary programming problem for preventive maintenance of vegetation under a system of power distribution. The optimization model contemplates to minimize three objectives such as cost of unserved energy due to failures related to the vegetation, maintenance costs such as pruning or removal of trees, and an indication of system unreliability due to continuity of service based on FEC (Equivalent Frequency for Consumer). The reliability of the feeders is determined using probabilistic models as a renewable process, considered in the mathematical model as an unreliability index. The solution methodology is proposed a multi-objective algorithm NSGA-II implemented in the programming language C++, obtaining a set of non-dominated solutions among themselves, which tends to converge to Pareto optimal front. This methodology is tested on a real distribution system of a medium sized city.

Partes das interrupções no fornecimento de energia elétrica são causadas pelo contato das extremidades da vegetação com os elementos do sistema, prejudicando a confiabilidade e a qualidade dos sistemas de distribuição. Aumento nos custos com não fornecimento de energia elétrica e com manutenções corretivas são consequências da ausência de planos para realização da manutenção da vegetação. A necessidade de manter o fornecimento de energia elétrica e consequentemente o aumento da confiança do sistema de distribuição é o foco para modelos de programação centrados no aumento da confiabilidade a baixo custo.Neste trabalho é proposto um modelo matemático de programação binária dinâmica multiobjetivo para o problema de manutenção preventiva da vegetação sob um sistema de distribuição de energia elétrica. O modelo de otimização contempla a minimização de três objetivos: custos com energia não suprida devido às falhas relacionadas com a vegetação, custos com manutenções - poda ou remoções de árvores, e um indicativo de inconfiabilidade do sistema devido à continuidade do serviço baseado no índice FEC (Frequência Equivalente por Consumidor). A confiabilidade dos alimentadores é determinada através de modelos probabilísticos como um processo renovável, considerada no modelo matemático como um índice de inconfiabilidade devido à vegetação. A metodologia de solução proposta é o algoritmo multiobjetivo NSGA-II, implementado em linguagem de programação C++, obtendo-se um conjunto de soluções não dominadas, que tende a convergir para frente ótima de Pareto. Esta metodologia foi testada em um sistema de distribuição real composto por 25 alimentadores de uma cidade de médio porte.