Uma contribuição ao problema de desligamento ótimo de linhas de transmissão para otimização da operação de um sistema de energia elétrica

Abstract

Neste projeto de pesquisa, é abordado o problema de desligamento ótimo de linhas de transmissão, chamado de Problema OTS, para otimizar os custos de operação de um sistema de energia elétrica, isto é, para minimizar os custos de operação da geração para atender um perfil de demanda especificado. Foram priorizados tópicos de pesquisas considerados problemáticos na otimização do problema OTS, tópicos identificados através de uma revisão bibliográfica das publicações mais relevantes relacionadas com o problema OTS. Assim, um tópico abordado na pesquisa é o desenvolvimento de estratégias para reduzir o número relativamente elevado de linhas de transmissão que são desligadas, já que o desligamento de muitas linhas de transmissão produzem uma redução de custo insignificante. Outro tópico abordado é o problema de geração de soluções ótimas que produzem ilhamento do sistema elétrico ou até a formação de vários setores do sistema de energia elétrica operando de forma independente. O terceiro tópico é o desenvolvimento de um modelo matemático que representa as linhas iguais conectadas em paralelo entre duas barras por uma linha simples equivalente. Finalmente, é iniciada a análise teórica para encontrar os argumentos consistentes que permitam explicar os motivos pelos quais o desligamento de uma linha de transmissão melhora a operação de um sistema de energia elétrica contradizendo a lógica fundamental existente entre os engenheiros de operação. Esse tópico, chamado de paradoxo de Braess, não é abordado em nenhuma das referências bibliográficas revisadas durante o desenvolvimento deste projeto de pesquisa. Em todas essas propostas, a ideia fundamental é encontrar topologias válidas com o desligamento de poucas linhas de transmissão, encontradas com tempos de processamento pequenos e de grande utilidade prática. Em todos esses casos, foi abordado o problema OTS sem considerar os efeitos de confiabilidade e usando o modelo linear disjuntivo. Portanto, ainda permanecem em aberto na pesquisa desenvolvida a abordagem do problema OTS usando o modelo AC e considerando os efeitos de confiabilidade.

In this research project, the optimal transmission switching (OTS) problem is addressed to optimize the operating costs of an electric power system, i.e., to minimize the generation costs to meet a specified demand profile. Priority was given to topics of research considered problematic in the optimization of the OTS problem, that were identified through a review of the most relevant publications related to the OTS problem. Thus, a topic addressed in the work is the development of strategies to reduce the relatively high number of disconnected transmission lines, since disconnecting many transmission lines produces insignificant cost reduction. Another topic addressed is the problem of generating optimal solutions that produce islanding of the electrical system or even the formation of several sectors of the electric power system operating independently. The third topic is the development of a mathematical model that represents the equal lines connected in parallel between two buses by an equivalent simple line. Finally, the theoretical analysis to find consistent arguments that allow explaining the reasons why the disconnection of a transmission line may improve the operation of an electric power system contradicting the fundamental logic existing among the operation engineers, is introduced. This topic, called the Braess paradox, is not addressed in any of the references reviewed during the development of this research project. In all of these proposals, the fundamental idea is to find valid topologies with the switching of few transmission lines, found with small processing times and of great practical utility. In all these cases, the OTS problem was addressed using the disjunctive linear model and without considering the effects of reliability. Therefore, the OTS problem using the AC model and considering the effects of reliability still remains open in the research developed.