Alocação otimizada de sensores indicadores de falta em sistemas de distribuição de energia elétrica utilizando busca harmônica

Abstract

As concessionárias de energia elétrica sempre tiveram o objetivo de manter e melhorar a confiabilidade das redes de distribuição, com o intuito de fornecer qualidade de energia aos consumidores e atender às normas regulatórias. Para alcançar esses objetivos, as empresas devem investir em tecnologia para monitorar e operar a rede de forma estratégica, ao mesmo tempo em que buscam reduzir os custos operacionais e de investimento na rede. Os sensores Indicadores de Falta (IF) são uma das tecnologias disponíveis para monitoramento e operação da rede, que podem ser usados para reduzir o tempo para localização da falta e, consequentemente, reduzir o Custo da Energia Não Suprida (CENS), melhorando a confiabilidade da rede. No entanto, é importante lembrar que há um custo envolvido na instalação desses sensores, o que pode tornar inviável a sua instalação em todos os ramais do sistema. Neste trabalho, o problema de alocação de sensores IF em sistemas de distribuição será abordado como um problema de otimização combinatória, levando em consideração dois objetivos conflitantes: CENS e o Custo de Investimento na alocação de sensores. Para resolver este problema, é desenvolvido e implementado um Algoritmo de Busca Harmônica baseado no processo de improvisação musical, em que o vetor solução é análogo a uma harmonia. Serão realizados testes experimentais com o método proposto, utilizando sistemas testes da literatura. Os resultados obtidos mostram que o algoritmo é robusto e eficiente, considerando que o problema deve ser resolvido na fase de planejamento e não exige sua resolução em tempo real.

Electric utilities has the goal of maintaining and improving the reliability of distribution networks in order to provide power quality to consumers and meet regulatory standards. To achieve these goals, utilities must invest in technology to strategically monitor and operate the grid, while seeking to reduce network investment and operational costs. Fault Indicator (FI) sensors are one of the available technologies for monitoring and operating the grid, which can be used to reduce the time to locate the fault and consequently reduce the Cost of Unsupplied Energy (CUE), improving grid reliability. However, it is important to remember that there is a cost involved in the installation of these sensors, which may make it unfeasible to install them in all branches of the system. In this paper, the problem of FI sensor allocation in distribution systems will be approached as a combinatorial optimization problem, taking into account two conflicting objectives: CUE and Investment Cost in sensor allocation. To solve this problem, a Harmonic Search Algorithm will be developed and implemented based on the musical improvisation process, where the solution vector is analogous to a harmony. Experimental tests will be performed with the proposed method, using a test system from the literature. The results obtained show that the algorithm is robust and efficient, considering that the problem should be solved in the planning phase and does not require its resolution in real time