Alocação otimizada de chaves de manobras e geração distribuída de fontes renováveis em redes de distribuição através de um algoritmo de enxame de partículas - Menegueti, Théo Rubens Doneda [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
O planejamento de sistemas de proteção em redes de distribuição de energia elétrica é fundamental para proporcionar sua operação eficiente e confiável. A alocação otimizada de chaves de manobras e de geração distribuída de fontes renováveis, em determinadas seções e nós dos circuitos de distribuição, melhora a qualidade do serviço de fornecimento de energia e os índices de continuidade do sistema. As chaves de manobras permitem controlar as interrupções no fornecimento de energia devido às faltas permanentes na rede, proporcionando que as seções do sistema que apresentam defeitos permanentes possam ser isoladas e reparadas, promovendo a interrupção do fornecimento de energia para o menor número possível de consumidores. Desta forma, deve-se dispor de um conjunto de chaves alocadas no sistema de modo a reduzir a área que fica desenergizada em decorrência de faltas permanentes. Além disso, a alocação de geração distribuída (GD) de fontes renováveis permite a operação ilhada intencional de parte do sistema, reduzindo a energia não suprida em casos de faltas na rede. Neste trabalho são apresentados o desenvolvimento e a implementação de um algoritmo computacional para o problema de alocação de chaves de manobras e geração distribuída de fontes renováveis em sistemas radiais aéreos de distribuição de energia elétrica. Este problema é modelado através de programação não linear e, para a sua solução, é proposto um algoritmo PSO (Particle Swarm Optimization) binário. A função objetivo do modelo matemático visa minimizar, através da alocação de chaves de manobras e GD, o custo da energia não suprida devido aos desligamentos de cargas em virtude de faltas permanentes que podem ocorrer nos sistemas de distribuição. As restrições consideradas são o número máximo de chaves de manobras nos ramais e geração distribuída em nós da rede elétrica de média tensão que é possível alocar/realocar, sendo esse número diretamente relacionado à potência e ao número de nós de cada alimentador do sistema analisado, juntamente com as restrições físicas e operacionais da rede elétrica. Para os testes efetuados, adotou-se um sistema com tensão nominal de 13,8 kV, 8 alimentadores radiais, sendo que todos totalizavam 135 nós, com as suas respectivas cargas e os ramais de interconexões com os alimentadores vizinhos. Com os valores de potência das cargas e o índice de faltas permanentes, calcula-se o custo da energia não suprida devido à incidência de faltas no período de um ano.

The planning of protection systems in electricity distribution networks is essential to provide efficient and reliable behavior. The optimized allocation of protection devices, as sectionalizing switches and distributed generation from renewable sources, in certain sections and nodes of the distribution systems, improves the quality of the energy supply service and the system continuity indices. The switches make it possible to control interruptions in the energy supply due to permanent faults in the network, providing that the sections of the system that present permanent defects can be isolated and repaired, promoting the interruption of energy supply to the smallest possible number of consumers. In this way, you must have a set of switches allocated in the system in order to reduce the area that is de-energized as a result of permanent faults. In addition, the allocation of distributed generation (DG) from renewable sources allows the intentional islanded operation of part of the system, reducing the energy not supplied in cases of grid faults. This work presents the development and implementation of a computational algorithm for the problem of allocation of switches and distributed generation of renewable sources in overhead radial electrical energy distribution systems. This problem is modeled taking into account non-linear programming and, for its solution, a binary PSO (Particle Swarm Optimization) algorithm is proposed. The objective function of the mathematical model aims to minimize, through the allocation of switches and DG, the cost of energy not supplied due to load shutdowns because of permanent faults that may occur in the distribution systems. The restrictions considered are the maximum number of switches in the branches and distributed generation in nodes of the medium voltage electrical network that it is possible to allocate/relocate, this number being directly related to the power and the number of nodes of each feeder of the analyzed system, along with the physical and operational constraints of the electrical grid. For the tests carried out, a system with a nominal voltage of 13.8 kV and 8 radial feeders was adopted, all of which totaled 135 nodes, with their respective loads and the interconnection branches with neighboring feeders. With the power values of the loads and the rate of permanent faults, the cost of the energy not supplied due to the incidence of faults in a period of one year is calculated.
Optimized allocation of switches and distributed generation from renewable sources in distribution networks through a particle swarm algorithm
Keywords: Sistemas de potência; Geração distribuída; Chaves seccionadoras; Meta-heurística; PSO; BPSO; NBPSO; Power systems; Distributed generation; Switches; Meta-heuristics