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Title in Portuguese: Metodologia para otimização de investimento e confiabilidade no planejamento de sistemas de distribuição de eletricidade
Author: Gomes, Allan Costa
Advisor(s): Barroso, Giovanni Cordeiro
Co-advisor(s): Sampaio, Raimundo Furtado
Keywords: Distribuição
Planejamento
Confiabilidade
Programação matemática
Ótimo de Pareto
Issue Date: 2021
Citation: GOMES, Allan Costa. Metodologia para otimização de investimento e confiabilidade no planejamento de sistemas de distribuição de eletricidade. 2021. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2021.
Abstract in Portuguese: Os sistemas de distribuição de energia elétrica são responsáveis pelo suprimento de energia para os consumidores. Por isso, esses sistemas devem ter entre uma de suas qualidades a confiabilidade. O uso de Equipamentos de Proteção e Manobra (EPMs) em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica (SDEEs) é uma das principais opções utilizada para garantir que os SDEEs sejam confiáveis. Através da proteção, é possível desenergizar o sistema para que se possa extinguir as contingências nos SDEEs de forma segura, enquanto através de ações de manobra, pode-se isolar os setores afetados pela contingências, permitindo a restauração do serviço para os demais setores. Porém, os EPMs representam custos que devem ser considerados pelos planejadores dos SDEEs. Identifica-se então o problema de como utilizar esses ativos de forma ótima sob as perspectivas financeira e da confiabilidade dos SDEEs. Esta dissertação tem por objetivo tratar do problema de determinar o número e posicionamento ótimo dos EPMs para otimizar investimento e a confiabilidade dos SDEEs. Propõe-se um método baseado em um modelo de programação linear inteira mista que permite a obtenção da frente de Pareto entre custo e confiabilidade, sendo esta mensurada pelo indicador de Energia Não Servida (ENS). É considerado no modelo o posicionamento simultâneo de chaves seccionadoras de acionamento manual e remoto. O método proposto é uma ferramenta para o planejador de SDEEs e auxilia o processo de tomada de decisão para posicionamento de EPMs que considera dois objetivos conflitantes, custo e confiabilidade. O método é aplicado no Roy Billinton Test System 4 (RBTS4) e a frente de Pareto definida por um conjunto de soluções ótimas não dominadas é obtida como resultado. Adicionalmente, são conduzidos experimentos para avaliar o impacto da transferência da carga, do posicionamento simultâneo ou não de EPMs, da variação de custo das chaves seccionadoras de acionamento remoto e do tempo de manobra das chaves seccionadoras de acionamento manuais. Os resultados obtidos apontam que o uso de EPMs pode reduzir drasticamente a quantidade da ENS em até 80% para o RBTS4, enquanto que o levantamento completo da frente de Pareto pode ser realizado em até 23 minutos.
Abstract: Electrical distribution systems are responsible for the uninterrupted supply of electricity to consumers. Therefore, these systems must have reliability among one of their qualities. The use of Protection and Sectionalizing Equipments (PSEs) in Electrical Distribution Systems (EDSs) is one of the main options used to ensure reliability. Through protection, it is possible to deenergized the system so that faults in the EDSs can be safely cleared, while through sectionalizing actions, it is possible to isolate the sectors affected by the contingencies, allowing the restoration of the service to the healthy sectors. However, the PSEs represent costs that must be considered by the planners of the EDSs. Then, it is notable the problem of how to use these assets optimally, considering both the finance and reliability aspects of EDSs. This dissertation aims to address the problem of determining the optimal number and placement of PSEs to optimize investment and reliability of EDSs. It is proposed for this problem a method based on a mixed integer linear programming model that allows obtaining the Pareto front between the objectives of cost and reliability, the reliability being measured by the Energy not Served (ENS) indicator. The model considers the simultaneous placement of manual and remote sectionalizing switches. The proposed method is a tool for the EDSs planner and helps the decision-making process for the placement of PSEs between the two conflicting objectives, cost and reliability. The method is applied to the Roy Billinton Text System 4 (RBTS4) and the Pareto front defined by a set of undominated optimal solutions is obtained as a result. Additionally, experiments are carried out to assess the impact of load transfer, simultaneous or non-simultaneous placement of PSEs, cost variation of remote switches and the operating time of manual switches. The results obtained indicate that the use of PSEs can drastically reduce the amount of ENS by up to 80% for the RBTS4, while the complete survey of the Pareto front can be performed in up to 23 minutes
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59676
metadata.dc.type: Dissertação
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