Análise comparativa de métodos de otimização para a solução do problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Silveira, Christoffer Lucas Bezão
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Análise comparativa; Metaheurísticas; Otimização clássica; Reconfiguração de sistemas de distribuição; Restrições substitutas; Classic optimization; Comparative analysis; Metaheuristics; Reconfiguration of distribution systems; Surrogate constraints
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/193518

O problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica (RSDEE) consiste em modificar a topologia da rede para obter uma nova configuração radial sendo o mais comum, dentre uma diversidade de caracterizações, a função objetivo que busca minimizar as perdas de potência do sistema. Diversos métodos têm sido desenvolvidos para resolver o problema, podendo ser classificados em algoritmos heurísticos, metaheurísticos (e.g., algoritmos genéticos e busca tabu) e de otimização matemática (programação linear e programação não linear). Embora, muitos trabalhos informem o esforço computacional, nem sempre é possível fazer uma comparação direta do desempenho das distintas propostas devido às diferentes condições em que foram testados (e.g., diferentes sistemas teste, linguagem de modelamento e solvers, equipamento computacional). Esta Dissertação faz uma análise comparativa de diferentes métodos metaheurísticos e de otimização matemática aplicados na solução do problema de RSDEE, que permite classificar o desempenho dos métodos segundo a qualidade da solução e o esforço computacional. Em particular, é avaliado o desempenho de formulações matemáticas não lineares, cônicas, linearizadas e metaheurísticas. Também, a partir do estudo dessas diferentes propostas de modelamento matemático, será avaliada a aplicação de restrições substitutas para representar a restrição de radialidade de forma alternativa com o intuito de acelerar o processo de solução. As formulações matemáticas foram implementadas no ambiente de modelagem matemática AMPL e avaliadas sob as mesmas condições usando sistemas teste da literatura especializada de pequeno (33 e 69 barras), de médio (136 barras) e de grande porte (417 barras), segundo o número de combinações possíveis para a solução do problema. A análise feita permite concluir que as técnicas metaheurísticas são mais rápidas que os modelos matemáticos e, geralmente, obtém a solução ótima em sistemas de pequeno e grande porte. Embora as formulações matemáticas cônicas e linearizadas precisem de maior tempo para serem resolvidas, têm como vantagem a garantia de fornecer a solução ótima. Além disso, foi observada uma redução significativa no esforço computacional quando são adicionadas restrições substitutas nas formulações matemáticas para o problema de RSDEE.