Análise da técnica de solução para o problema de alocação ótima de dispositivos tradicionais de controle de tensão e reativos em redes de distribuição de energia elétrica

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo principal a alocação ótima de transformadores com comutadores de tap sob carga (OLTC), reguladores de tensão e banco de capacitores (BC) na rede de distribuição, para minimizar as perdas elétricas mantendo a magnitude de tensão sob os limites operacionais em todas as barras. Para tanto, foi desenvolvido um algoritmo que resolve o problema de fluxo de potência, considerando as variáveis de controle de tensão e reativos, e os dispositivos (OLTC, reguladores de tensão e BC) que influenciam na qualidade de energia entregue aos consumidores no sistema elétrico de distribuição. As propostas de solução são geradas com base na técnica de otimização combinatória, a meta-heurística GRASP. As análises das instâncias do algoritmo desenvolvido incluem a determinação dos parâmetros de controle, bem como a avaliação de seu desempenho frente aos diferentes cenários propostos. Para tanto, utilizou-se uma rede de distribuição com 136 barras, inserindo um transformador e dois bancos de capacitores, utilizando esta variação como base para análise da influência destes equipamentos nos sistemas de distribuição de energia elétrica. Por fim, variando os parâmetros de controle no GRASP, pode-se melhor verificar sua influência na resolução deste tipo de problema, encontrando padrões e limites ótimos que convergem nas melhores soluções para problemas de minimização.

This paper has, as main goal, the optimized allocation of On-load tap changer (OLTC) transformers, voltage regulators and capacitors banks, in the electric distribution network, to minimize the electrical losses of voltage under the operational limits on all buses. For that, an algorithm was developed, which solves the power flow problem, considering the voltage and reactive control variables, in addition to all these devices that influence the quality of energy delivered to consumers in the electric distribution system. Solution proposals are generated based on combinatorial optimization techniques, specifically the GRASP meta-heuristic. The analyzes of the developed algorithm instances include the determination of the control parameters, as well as the evaluation of its performance against the differents scenarios proposed. For this purpose, a distribution network with 136 buses was used, inserting a transformer and two capacitor banks, using this variation as a basis for analyzing the influence of these equipments in the electric power distribution systems. Finally, by varying the control parameters in GRASP, it’s possible to better verify their influence in solving this type of problem, finding optimal patterns and limits that converge into the best solutions for minimization problems.