Restauração automática de sistemas de distribuição de energia elétrica
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Data
2019-01-25
Autores
Vargas Peralta, Renzo Amilcar
Título da Revista
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Neste trabalho, propõe-se uma nova metodologia para abordar de forma integrada os problemas de restauração automática e sequenciamento de operação de abertura e fechamento de chaves em redes de distribuição de grande porte. Na literatura os problemas de restauração e sequência de chaveamentos são normalmente considerados de forma separada e sequencial, em que o resultado do algoritmo de restauração é o dado de entrada para o algoritmo que gera a sequência de chaveamento. A inconsistência com esta abordagem é que não necessariamente o resultado convencional do algoritmo de restauração (conjunto de chaves que devem ser manobradas), é o melhor dado de entrada para o algoritmo que elabora o sequenciamento ótimo de abertura/fechamento das chaves. Isso porque quando ambos os problemas são resolvidos separadamente, eles possuem funções objetivos diferentes. O problema de restauração tem por objetivo minimizar a quantidade de carga desconectada com o menor número de chaveamentos possíveis, enquanto que o problema de sequenciamento de chaves tem o objetivo de reduzir a energia não suprida no sistema durante um evento de falta permanente. Uma nova abordagem baseada na meta-heurística de Busca Tabu com Vizinhança Variável Reativa é proposta para explorar o espaço de busca do problema em análise, simultaneamente com uma nova heurística para gerar a sequência de chaveamento em sistemas de grande porte com milhares de nós de carga. A existência em operação na rede de controle de equipamentos de controle de tensão, como capacitores chaveados e reguladores de tensão, é considerada para auxiliar o processo restaurativo e obter soluções de melhor qualidade. Também é considerada a presença de geração distribuída com capacidade de black start que permite a operação ilhada com grupos de cargas locais formando microrredes. A condição cold load pick up é considerada no processo de restabelecimento, resultando em cargas iniciais excessivas para a energização da rede no estado restaurativo. O modelo polinomial da carga, ou também chamado modelo ZIP, é utilizado neste trabalho para representar a dependência das cargas com relação à magnitude de tensão. A injeção de potência reativa pelos capacitores é considerada dependente da tensão. Um sistema teste de 53 nós encontrado na literatura e um sistema real de 7052 nós de uma cidade do litoral brasileiro são utilizados para avaliar a metodologia proposta.
In this work, a new methodology is proposed to address, in an integrated approach, the automatic restoration problem and the switching sequence problem for large scale distribution networks. In the literature, the restoration and switching sequence problems are usually addressed separately and sequentially. Thus, the result of the distribution restoration algorithm is the initial data for the switching sequence algorithm. The inconsistency with this approach is that, not necessarily the conventional result of the restoration algorithm (a set of switches to be maneuvered) is the best initial data for the switching sequence algorithm. It is explained by the fact that both problems have different objective functions. The distribution restoration problem aims to minimize the amount of disconnected load with the fewest number of possible switching, whereas the switching sequence problem aims to minimize the energy not supplied in the network after a permanent fault. A new approach based on the Tabu Search with Reactive Variable Neighborhood meta-heuristic is proposed to explore the search space of the problem, along with a new heuristic to generate the switching sequence in large size distribution systems with thousands of load buses. The presence of voltage control devices, as switched capacitors and voltage regulators, are considered to improve the quality of solutions. The presence of distributed generation with black start capability is also considered. The cold load pick up condition is also considered, resulting in excessive initial loads to be energized through restoration process. The polynomial model of loads, or ZIP model, is used in this work to represent the load dependency with voltage magnitude. The reactive power injection by switched capacitors is also considered as voltage dependent. A 53-node test system found in the literature and a 7052-node real system of a Brazilian city, are used to evaluate the proposed methodology.
In this work, a new methodology is proposed to address, in an integrated approach, the automatic restoration problem and the switching sequence problem for large scale distribution networks. In the literature, the restoration and switching sequence problems are usually addressed separately and sequentially. Thus, the result of the distribution restoration algorithm is the initial data for the switching sequence algorithm. The inconsistency with this approach is that, not necessarily the conventional result of the restoration algorithm (a set of switches to be maneuvered) is the best initial data for the switching sequence algorithm. It is explained by the fact that both problems have different objective functions. The distribution restoration problem aims to minimize the amount of disconnected load with the fewest number of possible switching, whereas the switching sequence problem aims to minimize the energy not supplied in the network after a permanent fault. A new approach based on the Tabu Search with Reactive Variable Neighborhood meta-heuristic is proposed to explore the search space of the problem, along with a new heuristic to generate the switching sequence in large size distribution systems with thousands of load buses. The presence of voltage control devices, as switched capacitors and voltage regulators, are considered to improve the quality of solutions. The presence of distributed generation with black start capability is also considered. The cold load pick up condition is also considered, resulting in excessive initial loads to be energized through restoration process. The polynomial model of loads, or ZIP model, is used in this work to represent the load dependency with voltage magnitude. The reactive power injection by switched capacitors is also considered as voltage dependent. A 53-node test system found in the literature and a 7052-node real system of a Brazilian city, are used to evaluate the proposed methodology.
Descrição
Palavras-chave
Restauração de redes, Cargas de aquecimento, Geração distribuída, Controle de tensão, Meta-heurística, Busca tabu, Sequência de chaveamento, Network restoration, Heating loads, Switching sequence, Distributed generation, Voltage control, Metaheuristic, Tabu search