Planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica considerando restauração do fornecimento - Possagnolo, Leonardo Henrique Faria Macedo (2019)
A grande maioria dos sistemas de distribuição de energia elétrica opera de forma radial. Isso significa que cada carga é alimentada por apenas uma subestação por meio de um único caminho. Entretanto, as redes de distribuição apresentam estrutura malhada, de forma que, caso uma contingência ocorra, o restabelecimento do fornecimento possa ser realizado para o maior número possível de consumidores. Os trabalhos que lidam com o problema de planejamento da expansão de sistemas de distribuição, no entanto, geralmente consideram a expansão do sistema para apenas uma topologia radial, sem levar em conta aspectos da restauração do fornecimento para melhoria dos índices de confiabilidade. Nesse contexto, este trabalho aborda o planejamento de sistemas de distribuição considerando aspectos econômicos e de confiabilidade, de forma a incluir a restauração do fornecimento no problema de planejamento da expansão. Na formulação do problema considera-se a expansão de novas subestações, o reforço de subestações existentes, a construção de novos alimentadores em novos caminhos, a troca de condutores existentes e a alocação de geradores distribuídos, além de expansão multiestágio e restauração do fornecimento para melhoria dos índices de confiabilidade. Dois métodos alternativos são propostos para resolver o problema descrito: o primeiro considera modelos matemáticos com diversos graus de precisão, para serem resolvidos por métodos exatos, e o segundo é uma meta-heurística de busca e vizinhança variável, que resolve o modelo completo do problema de forma aproximada, sem garantia de otimalidade. A solução inicial da meta-heurística é gerada por uma estratégia que constrói uma solução para o problema usando busca em vizinhança. Os modelos matemáticos e a meta-heurística foram implementados na linguagem de modelagem matemática AMPL, sendo que os modelos foram diretamente resolvidos com o solver comercial CPLEX, que também foi utilizado para resolver os subproblemas de otimização da meta-heurística. Foram realizados testes nos sistemas de 24 e 54 nós, apresentados na literatura, e os resultados indicam que a inclusão da restauração no problema de planejamento de sistemas de distribuição leva a soluções que apresentam maiores custos de investimento que os modelos tradicionais, entretanto, os índices de confiabilidade da rede são melhorados, e dessa forma as soluções obtidas considerando a abordagem proposta apresentam custos totais de investimento e operação e índices de confiabilidade melhores que os das soluções disponíveis na literatura.