Metodologia para apoio ao planejamento e operação de redes de distribuição ativas reconfiguráveis

Abstract

Resumo: Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta de otimização para a reconfiguração de redes de distribuição além de otimizar também a alocação de chaves nesse tipo de sistema. A reconfiguração de redes de distribuição tem se mostrado eficiente na busca de uma melhor condição operacional do sistema, porém sem uma alocação de chaves adequada sua eficiência fica limitada. Assim, a ferramenta proposta visa tratar essas duas partes de forma conjunta. Além disso, diferentemente de trabalhos anteriores, a ferramenta busca conciliar o uso do fluxo de potência não iterativo, utilizado para verificar o desempenho de cada nova configuração, com os algoritmos evolutivos, utilizados para a busca da melhor solução entre todas as possíveis. O fato de ser necessário calcular o fluxo de potência para cada configuração candidata a solução do sistema faz com que a utilização da abordagem não iterativa traga inúmeros benefícios. Para que seja possível a utilização desse método de cálculo de fluxo de potência, utiliza-se a normalização complexa diferentemente da normalização convencional, modificando assim, artificialmente, a relação R/X do sistema. Apesar da utilização de um método não iterativo, a natureza exponencial das possíveis soluções faz com que uma ferramenta de otimização seja necessária para buscar a melhor solução sem ter que testar todas as combinações possíveis. Com isso, são utilizados os algoritmos genéticos e diferencial evolutivo para auxiliar no processo de otimização. Os resultados das simulações evidenciam a eficiência e robustez da metodologia proposta sendo possível a sua utilização em diversos tipos de arranjos e cenários diferentes. Isso a torna ideal para uso no apoio ao planejamento de redes de distribuição, verificando dentre os diferentes locais possíveis para a alocação das chaves, os que apresentam o melhor desempenho. Além disso, a metodologia apresentada também consegue, partindo de um sistema com as chaves já alocadas, otimizar sua configuração. Nessa otimização, busca-se encontrar a solução que apresente o melhor desempenho de acordo com o parâmetro desejado, podendo auxiliar assim na operação do sistema. Palavras-chave: Sistemas de distribuição. Reconfiguração ótima. Alocação ótima de chaves. Fluxo de potência não iterativo. Algoritmos genéticos. Algoritmo diferencial evolutivo.

Abstract: This work presents an optimization tool for distribution networks reconfiguration, as well as optimizing the switches placement in this kind of system. The distribution networks reconfiguration has been shown efficient in the search for a better system operational condition, however, without an adequate switch placement, its efficiency is limited. Therefore, the proposed tool aims to treat these two parts together. Furthermore, unlike previous work, this tool makes the combined use of a non-iterative method of power flow analysis, used to verify the performance of each new configuration, with the evolutionary algorithms, used to search for the best solution among all possible ones. The fact that it is necessary to calculate the power flow for each candidate configuration for the system solution means that the use of the noniterative approach brings numerous benefits. In order to make it possible to use this method of power flow analysis, complex normalization is used instead of a conventional normalization, modifying artificially the R/X ratio of the system. Despite this, the exponential nature of the possible solutions makes an optimization tool necessary to search for the best solution without having to test all possible combinations. Simulation results show the efficiency and robustness of the proposed methodology, making it possible to use it in different types of arrangements and different scenarios. This makes it ideal for use in planning distribution networks, checking among the different possible locations for switches placement, which one has the best performance. In addition, the presented approach can also manages, starting from a system with the switches already allocated, to optimize its configuration. In this optimization, it aims to find the solution that presents the best performance according to a desired parameter, being able to assist in the operation of the system. Key words: Distribution Systems. Optimal Reconfiguration. Optimal Switch Allocation. Non-iterative Power Flow Analysis. Genetic Algorithms. Differential Evolution Algorithm.