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Title in Portuguese: Algoritmo para reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica baseado em evolução diferencial
Title: Algorithm for electrical distribution systems reconfiguration based on differencial evolution
Author: Oliveira, Caio Francisco Vasconcelos de
Advisor(s): Barroso, Giovanni Cordeiro
Co-advisor(s): Leão, Ruth Pastôra Saraiva
Keywords: Engenharia elétrica
Redes elétricas inteligentes
Restauração automática
Eficiência energética
Issue Date: 2016
Citation: OLIVEIRA, C. F. V. Algoritmo para reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica baseado em evolução diferencial. 2016. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
Abstract in Portuguese: A energia elétrica produzida no Brasil percorre um longo processo antes de chegar aos consumidores finais. Tal processo consiste na geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Contudo, perdas inerentes, devido ao Efeito Joule, estão associadas a esses processos. Além do mais, redes elétricas de distribuição estão a todo o momento sujeitas a agentes externos que podem causar falhas através de curto circuitos e queda de condutores, levando o sistema a um estado anormal de operação, necessitando um isolamento do trecho defeituoso e restabelecimento de energia da parte afetada do sistema. Ambos os casos podem ser minorados através da reconfiguração do sistema. Essa pode proporcionar uma redução das perdas ôhmicas, quando o mesmo se encontra em estado normal de operação, e/ou garantir um estado da rede em que o defeito do sistema esteja isolado e um número máximo de cargas afetadas sejam restabelecidas. Neste trabalho é apresentada uma metodologia para reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica baseada na metaheurística de Evolução Diferencial. Conceitos de grafos e representação nó-profundidade são utilizados para aplicar de forma mais eficiente o método de varredura direta/inversa para o cálculo do fluxo de potência nas configurações propostas do sistema. A metodologia proposta utiliza como dados de entrada valores de potências ativa e reativa ligadas às barras do sistema de distribuição, informações de topologia, configuração inicial da rede, capacidade dos condutores e de fornecimento das fontes. Como resultado, a reconfiguração da rede com mínimas perdas e número mínimo de cargas desenergizadas é apresentada. São consideradas restrições operacionais típicas de redes elétricas radiais como: capacidade máxima de condução dos condutores, capacidade de suprimento das fontes e níveis de tensão admissíveis. Testes com o algoritmo foram realizados para os sistemas elétricos IEEE de 16, 33, 69 e 83 barras e os resultados foram comparados com outras metodologias. Os resultados dos testes apontam que a implementação da metodologia no serviço de distribuição de energia elétrica em redes de concessionárias pode contribuir para um melhor aproveitamento de seus ativos e uma melhoria do seus indicadores de qualidade de serviço.
Abstract: The electric power produced in Brazil goes through a long process before reaching the final consumers: industries, urban and rural centers, etc. Such process consists on electric power generation, transmission and distribution. However, inherent losses, due to the Joule effect, are associated with these processes. Futhermore, distribution electric newtworks are subject at all times to external agents which can cause failures through short circuits and conductor drops, leading the system to an abnormal state of operation, requiring isolation of the faulty section and the energy restoration of the affected part of the system. Both cases can be reduced with the system reconfiguration. This may provide the ohmic loss reduction, when it is in normal operating condition, and/or ensure a network condition in which the system defect is isolated and a maximum number of affected loads are restored. This work presents a methodology for the electric energy distribution systems based on the metaheuristics of Differencial Evolution. Graph concepts and node-depth representation are used to more efficiently apply the backward/forward sweep method for calculating the power flow in the proposed system configurations. The proposed methodoloy uses as input data values of active and reactive powers connected to the buses of the distribution system, topology information, initial network configuration, conductors and supply sources capacities. As results, the network reconfiguration with minimum losses and minimum number of desenergized loads is presented. Typical operational restrictions of radial electrical networks are considered such as: maximum conduction capacity of the conductors, supply capacity of the sources and allowable voltage levels. Tests with the algorithm were performed for the electrical IEEE systems of 16, 33, 69 and 83 buses and the results were compared with other methodologies. The results of the tests indicate that the implementation of the methodology in the service of distribution of electric power in networks of power utilities can contribute to a better use of its assets and an improvement of its quality of service indicators.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/23157
metadata.dc.type: Dissertação
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