Coordenação ótima de relés de sobrecorrente em redes de distribuição de energia elétrica usando o método do gradiente reduzido generalizado

Abstract

O sistema de proteção nas redes de distribuição de energia elétrica é essencial para garantir a segurança e eficiência do fornecimento de energia elétrica. Coordenar e otimizar a operação dos dispositivos de proteção é um problema complexo cujo objetivo é garantir a detecção adequada e o isolamento de faltas, minimizando interrupções e assegurando a estabilidade da rede. Algumas técnicas têm sido aplicadas para coordenação otimizada, incluindo métodos heurísticos, meta heurísticas (MHs) e modelos linearizados. Essas técnicas têm limitações, ou seja, não garantem soluções de boa qualidade e simplificam o problema reduzindo o número de variáveis. Este trabalho propõe o método do gradiente reduzido generalizado (GRG) para buscar soluções de boa qualidade para coordenação e seletividade entre relés de sobrecorrente (OCR). A metodologia proposta é submetida a um estudo comparativo com um algoritmo genético, como abordagem MH, avaliando fatores como qualidade da solução, eficiência computacional e robustez. Os resultados obtidos demonstram várias vantagens do GRG, incluindo melhor coordenação e seletividade entre OCRs, eficiência computacional e uma resposta mais rápida do sistema de proteção.

The protection system in the electrical power distribution networks is essential to guarantee the safety and efficiency of the electrical energy supply. Coordinating and optimizing the operation of protection devices is a complex problem whose objective is to guarantee adequate detection and isolation of faults, minimizing interruptions and ensuring network stability. Some techniques have been applied for optimal coordination including heuristic methods, metaheuristics (MHs) and linearized models. These techniques have limitations, i. e., do not guarantee good quality solution and simplify the problem by reducing the number of variables. This work proposes the generalized reduced gradient (GRG) method to find good quality solution for coordination and selectivity between overcurrent relays (OCR). The proposed methodology is subjected to a comparative study with a genetic algorithm, as an MH approach, by evaluating factors such as solution quality, computational efficiency and robustness. The obtained results demonstrate several advantages of the GRG, including better coordination and selectivity between OCRs, computational tractability and a faster response of the protection system.