Alocação otimizada de chaves de manobras em redes de distribuição de energia elétrica na presença de geração distribuída de fontes renováveis

Abstract

Sistemas de distribuição de energia necessitam de um planejamento adequado de seus índices de continuidade para garantir uma operação eficiente aos seus consumidores. No presente trabalho, apresenta-se uma solução baseada em uma meta-heurística dedicada para solução do problema de alocação de chaves de manobras em redes de distribuição aérea de energia com geração distribuída de fontes renováveis em operação. O problema é modelado através de uma função objetivo que visa minimizar o custo da energia não suprida, devido às faltas permanentes que podem ocorrer nos sistemas de distribuição, através da alocação de chaves de manobras. Considera-se um sistema com mais de um alimentador e um número de barras preestabelecidos com geradores renováveis, considerando custos de instalação e manutenção dos equipamentos de manobras instalados na rede elétrica em um horizonte de planejamento de cinco anos. Para a solução deste problema propõe-se a meta-heurística que utiliza a filosofia de busca de vizinhança variável (VNS – Variable Neighbourhood Search), o algoritmo GVNS (General Variable Neighbourhood Search), para determinar de forma otimizada o local das chaves de manobras nos ramais da rede elétrica de média tensão, partindo de uma solução inicial aleatória, com um número inicial de chaves, sendo o número final estabelecido pelo algoritmo, com base nos critérios de vizinhanças projetados. Para cada proposta de alocação de chaves na rede é executado um programa de cálculo de fluxo de potência através de um método numérico da literatura, considerando que os geradores distribuídos possam operar de forma ilhada. Apresentam-se resultados de testes realizados com a implementação computacional do algoritmo GVNS para um sistema de distribuição da literatura de 135 barras e 8 alimentadores.

Power distribution systems need an adequate planning of their reliability indices to comfiability to ensure an efficient operation to their consumers. In the present study a solution based on focused meta-heuristics is presented for the problem of switch allocation overhead power distribution networks with distributed generation of renewable sources operation. The problem is modeled through an objective function that aims to minimize the cost of unsupplied energy due to permanent faults that may occur in distribution systems, through the allocation of switches. Considers a system with more than one feeder and a pre-established number of buses with renewable generators, considering installation and maintenance costs of the switch installed in the electrical grid in a five-year planning horizon. To solve this problem, the meta-heuristic uses the Variable Neighborhood Search (VNS) philosophy, the GVNS (General Variable Neighborhood Search) algorithm, for optimally determines the location of the switches in the branches of the medium voltage electrical grid. Starting from a random initial solution, with an initial number of switches, being the final number established by the algorithm, based on the designed neighborhood criteria. For each switch allocation proposal in the grid, a power flow calculation program is executed using a numerical method of the literature, considering that distributed generators can operate in islanding mode. Results of tests performed with the computational implementation of the GVNS algorithm for the test system with 135 buses and 8 feeders are presented.