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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2016.tde-29122015-160636
Documento
Autor
Nome completo
Daniela Vinci Kondo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Gouvea, Marcos Roberto (Presidente)
Tahan, Carlos Marcio Vieira
Valente, André Luiz de Carvalho
Título em português
Alocação de religadores automatizados em sistemas de distribuição.
Palavras-chave em português
Algoritmos genéticos
Distribuição de energia elétrica
Redes inteligentes
Redes primárias de distribuição
Religadores
Resumo em português
Atualmente, os órgãos reguladores do sistema elétrico têm imposto valores rigorosos de indicadores de continuidade às empresas de distribuição de energia. Essa imposição visa, principalmente, em condições de contingência, reduzir a duração e a frequência das interrupções no fornecimento da energia elétrica aos consumidores. As empresas de distribuição são penalizadas quando esses indicadores ultrapassam limites previamente fixados pelos órgãos reguladores. Nesse contexto, seguindo uma tendência mundial para melhorar a continuidade, sistemas modernos automatizados estão se disseminando cada vez mais nas redes elétricas de distribuição. Em condições de contingência, dispositivos de seccionamento automatizados podem ser utilizados na transferência rápida e eficiente de grupos de consumidores de um ponto de suprimento para outro, com o intuito de minimizar a interrupção do fornecimento da energia elétrica. Assim, faz-se necessário alocar eficientemente esses equipamentos em locais que permitam a melhoria nos indicadores de continuidade, porém respeitando as restrições técnicas e orçamentárias. Este trabalho propõe, em quatro etapas, uma metodologia para a instalação de religadores automatizados em alimentadores de distribuição primária, visando minimizar os indicadores de duração e frequência de interrupções, além da energia não distribuída. Na primeira etapa, os indicadores de continuidade são equacionados a partir dos parâmetros: frequência acumulada de consumidores na rede, demanda média dos consumidores, quantidade de falhas e seus respectivos tempos de interrupção. Cada um desses parâmetros é formulado como uma função do comprimento do tronco de cada alimentador. Posteriormente, para cada alimentador, um grupo de alternativas é definido. Cada alternativa é criada a partir da quantidade de religadores automatizados, normalmente fechados, para serem instalados ao longo do alimentador e em suas respectivas posições. A posição de instalação de cada religador é determinada considerando a melhor redução dos indicadores de continuidade e da energia não distribuída. Na segunda etapa, combinações de alternativas (com religadores automatizados, normalmente fechados) para todos os alimentadores são avaliadas, em termos da melhoria dos indicadores de continuidade para toda a região em estudo. Visando o tratamento de todas as combinações de solução e a maximização do benefício/custo, um processo de otimização baseado em algoritmos genéticos é aplicado. Na terceira etapa, visando correlacionar um alimentador e seus vizinhos, religadores automatizados normalmente abertos são considerados e agregados à melhor alternativa obtida na etapa anterior. Desta forma, grupos de consumidores podem ser transferidos para outros alimentadores em casos de contingência. A melhor posição desses dispositivos considera a menor distância entre grupos de consumidores de alimentadores vizinhos. As restrições técnicas são avaliadas considerando níveis de tensão das barras e carregamento das linhas durante a simulação de contingências. Na quarta etapa, a segunda e a terceira etapa se repetem, até atingir o nível de saturação da melhoria produzida pelos novos religadores. Uma aplicação da metodologia proposta é apresentada considerando uma subestação e seus alimentadores. Resultados são mostrados, ilustrando a validade da metodologia proposta. Essa dissertação é uma pesquisa acadêmica concebida e baseada em projeto incluído no Programa de P&D da Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG), apresentado à Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
Título em inglês
Automated reclosers allocation in distribution systems.
Palavras-chave em inglês
Distribution energy
Genetic algorithms
Primary distribution grids
Reclosers
Smart grids
Resumo em inglês
Currently, government regulatory agencies have been imposing stringent values of continuity indicators to electric utilities. This imposition is principally, under contingency conditions, to reduce the duration and frequency of electricity supply interruptions to final customers. Electric utilities are penalized when these indicators exceed limits previously set up by regulators. In such a context, following global trend, modern automated systems are spreading increasingly in electrical distribution networks. Under contingency conditions, automatic switch can be used for fast and efficient transfer of consumer groups from a supply point to another in order to minimize the electricity supply interruption. Therefore, it is necessary to efficiently allocate these devices in order to improve continuity indicators, however, respecting the technical and financial constraints. This thesis proposes, in four steps, a methodology for automated reclosers installation on primary distribution feeders in order to minimize continuity indicators (duration and frequency of the interruptions) and energy not distributed. In the first step, the continuity indicators are equated using the parameters: cumulative frequency of consumers, mean power of consumers, number of faults and its durations. Each one of these parameters is formulated as a function of the main feeder length for each feeder. Subsequently, for each feeder, a group of alternatives is defined. Each alternative is created from number of automated reclosers operating normally closed to be installed along the feeder and at their respective positions. The position of each recloser is determined by considering the best reduction of continuity indicators and energy not distributed. In the second step (with automated reclosers operating normally opened) groups of alternatives for each feeders are evaluated considering the best reduction of total continuity indicators. In order to deal with all solution and maximizing the benefit/cost, an optimization process based on genetic algorithms is presented. In the third step, aiming to correlate a feeder and its neighbors, normally open automated reclosers are considered and added to the best alternative obtained from the previous step. Thus, consumer groups can be transferred to other feeders in case of contingencies. The best position for these devices is obtained by considering the shortest distance between consumer groups from neighboring feeders. The technical constraints are evaluated considering voltage levels at each bar and loading at each line during contingency simulations. In the fourth step, the second and third steps are remade until saturate the improvement of the new reclosers. An application of this proposed methodology is shown considering a substation and its feeders. Results are presented showing its validation. This thesis is an academic research based on a project included on CEMIG R&D Program, presented to ANEEL (Brazilian regulatory agency).
 
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Data de Publicação
2016-01-13
 
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