Restauração de redes de distribuição utilizando algoritmos de busca em vizinhança variável
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Data
2022-09-08
Autores
Puerta, Gabriel Figueiredo
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Neste trabalho são apresentadas três métodos especializados na resolução do problema de restauração de sistemas de distribuição de energia elétrica (PRSDEE). O principal objetivo do problema é a elaboração de uma estratégia que consiga restaurar o maior montante possível de carga que foi afetada pela falta ao mesmo tempo que altere minimamente a topologia do sistema de distribuição. A primeira metodologia proposta no trabalho é um modelo de programação linear inteira-mista (PLIM). A segunda metodologia é um algoritmo baseado na meta-heurística de busca em vizinhança variável (VNS), que possui a vantagem de resolver o problema de restauração como se fosse um problema de reconfiguração. A terceira metodologia proposta é um algoritmo matheurístico híbrido com base no modelo de PLIM e que conta com uma busca em vizinhança variável similar à da meta-heurística VNS. Na literatura do problema de restauração não é possível encontrar abordagens com algoritmos matheurísticos. Os resultados são divididos em três casos de estudos. O primeiro é composto pela simulação de faltas únicas em um sistema de distribuição radial de 53 barras. No segundo caso de estudo são simuladas faltas únicas em um sistema de distribuição de 417 barras. O terceiro caso de estudo incorpora dois testes específicos: faltas múltiplas e contingências em sistemas com presença de geração distribuída. As três metodologias são comparadas com um modelo de programação cônica de segunda ordem inteira-mista (PCSOIM) já conhecido na literatura e os resultados obtidos qualificam a robustez e eficácia dos algoritmos propostos, principalmente o algoritmo matheurístico.
This work proposes three specialized methodologies for the resolution of the power system distribution restoration problem. The main goal of the problem is to elaborate a strategy that can restore the maximum possible load amount that was affected by the fault and, at the same time, to minimally change the distribution system’s topology. The first methodology proposed is a mixed-integer linear programming model. The second methodology is an algorithm based on the variable neighborhood search metaheuristic that has the advantage of solving the restoration problem as a reconfiguration problem. The third methodology is a hybrid matheuristic algorithm based on the mixed-integer linear programming model with a variable neighborhood search, similar to the VNS metaheuristic. The numerical results are divided into three different study cases. The first is composed of the simulation of single faults in a 53-bus distribution system. In the second study case, single faults are simulated in a 417-bus distribution system. The third study case incorporates two specific tests: multiple faults and faults in distribution systems with the presence of distributed generation. The three methodologies are compared with a known mixed-integer second-order cone programming model and the obtained results qualify the robustness and efficiency of the proposed algorithms, mainly the matheuristic algorithm.
This work proposes three specialized methodologies for the resolution of the power system distribution restoration problem. The main goal of the problem is to elaborate a strategy that can restore the maximum possible load amount that was affected by the fault and, at the same time, to minimally change the distribution system’s topology. The first methodology proposed is a mixed-integer linear programming model. The second methodology is an algorithm based on the variable neighborhood search metaheuristic that has the advantage of solving the restoration problem as a reconfiguration problem. The third methodology is a hybrid matheuristic algorithm based on the mixed-integer linear programming model with a variable neighborhood search, similar to the VNS metaheuristic. The numerical results are divided into three different study cases. The first is composed of the simulation of single faults in a 53-bus distribution system. In the second study case, single faults are simulated in a 417-bus distribution system. The third study case incorporates two specific tests: multiple faults and faults in distribution systems with the presence of distributed generation. The three methodologies are compared with a known mixed-integer second-order cone programming model and the obtained results qualify the robustness and efficiency of the proposed algorithms, mainly the matheuristic algorithm.
Descrição
Palavras-chave
Busca em vizinhança variável, Metaheuristica, Matheurística, Modelagem matemática, Programação linear inteira-mista, Restauração de sistemas de distribuição, Mathematical modeling, Matheuristic, Mixed-integer linear programming, Metaheuristic, Power distribution systems, Service restoration, Variable neighborhood search