Reconfiguração e restauração ótima de sistemas de distribuição primária de energia elétrica

• Main Author: Carlos Henrique Nogueira de Resende Barbosa
• Other Authors: Joao Antonio de Vasconcelos
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2012
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-97HFBK

=== Smart reconfiguration on Electric Power Primary Distribution Systems has been playing a key role in enabling power utilities to comply with the ever increasing requirements imposed by the regulatory agency and government, the deregulated market, and consumers. By these circumstances, power utilities must search for a tradeoff among technical and economic factors, quality of service, security, to name a few aspects. The combinatorial problem of identifying optimal network configurations has been investigated for fifty years at least, but opportunities for improvements can still be envisioned. Particularly in this work, a methodology to tackle reconfiguration and restoration problems for three-phase unbalanced radial feeders using a multiobjective approach with real-time requirements was developed. Achieved solutions ensure the optimal or near-optimal operating conditions to the electrical system evaluated. On the reconfiguration problem, the solution is aimed at the best compromise between available energy and demand plus power losses, the best loading distribution, the flattest voltage profile, among other criteria, as well as it prioritizes safer configurations in terms of operating conditions. On restoration, priority is given to the network configuration able to be carried out in the shortest time, reenergyzing the maximum number of loads without causing overloads, being much similar to the pre-fault configuration and oriented to service availability and redundant equipment. Complementarily, technical or operational constraints may not be violated. Both the sharp searching process for feasible space and the network configuration assessment by means of power flow calculation were addressed. A reasoning scheme for maneuvering sequence was devised to minimally ensure safety and feasibility of the solution and a decision-making procedure was used to classify efficient solutions according to user preferences. Results from computational experiments found for five systems showed that the proposed improvements are effective as well as promising in identifying the optimal configurations in small and medium size, single or many-feeder systems. Comparisons made to other published simulation results were carried out. In some cases, as the 70-bus test system, a better solution than the previous known in the literature was found. === A alteração inteligente da configuração de Sistemas de Distribuição Primária de Energia Elétrica tem exercido um papel fundamental diante das exigências cada vez maiores impostas pela agência reguladora do setor e governo, pela concorrência e pelos próprios consumidores às concessionárias de energia. Nesse contexto, as empresas do setor elétrico buscam aliar os fatores técnicos e econômicos, a qualidade de serviço, a segurança, dentre outros aspectos. O problema combinatorial de identificação de configurações de rede ótimas tem sido um tema de pesquisa investigado há pelo menos cinquenta anos, mas oportunidades de melhoria ainda podem ser vislumbradas. Neste trabalho, foi desenvolvida uma metodologia de abordagem para os problemas de reconfiguração e restauração que soluciona tanto os alimentadores da literatura quanto os mais complexos (reais), radiais trifásicos e desequilibrados, com abordagem multiobjetivo e com requisitos de tempo real. As soluçõesobtidas garantem condições ótimas ou quase ótimas de operação do sistema elétrico avaliado. Na reconfiguração, a solução maximiza o compromisso entre a energia disponível e a demanda no sistema considerando as perdas técnicas, uniformiza a distribuição do carregamento, minimiza o desvio de tensão nas barras, dentre outros objetivos e, em consequência, promove melhores condições operativas da rede. Na restauração, prioriza-se a configuração de rede que possa ser realizada no menor tempo possível, com reenergização do maior número de cargas sem sobrecargas, similar à configuração pré-falta e orientada à disponibilidade de estruturas de redundância. De maneira complementar, as especificações técnico-operacionais não podem ser violadas nos problemas de reconfiguração e restauração. Buscou-se aprimorar tanto a técnica de sondagem do espaço de busca do problema quanto o procedimento de avaliação da configuração por cálculo do fluxo de potência. Uma lógica de sequenciamento de manobras foi usada para assegurar minimamente a viabilidade da solução encontrada, assim como um processo de tomada de decisão foi usado para classificar as soluções eficientes de acordo com as preferências do usuário. Os resultados dos experimentos para cinco sistemas de teste constataram que as contribuições são promissoras na identificação dos ótimos associados a sistemas de pequeno e médio porte, dotados de um ou mais alimentadores. Comparações com resultados disponíveis na literatura validaram as simulações. Em alguns casos, como o do alimentador de 70 barras, foi possível encontrar uma solução ótima superior àquela até então publicada em artigos.