CPGEI (Mestrado) Luiz Marcelo Michelotti Bettoni

Modelos PLIM Para Otimização de Circuitos da Rede de Distribuição Secundária de Energia Elétrica

Resumo: Em sistemas de distribuição de energia elétrica é comum o desenvolvimento de projetos que busquem a melhoria dos índices de equilíbrio de cargas, carregamento de transformadores e quedas de tensão ao longo dos circuitos da rede secundária. O presente trabalho apresenta modelos matemáticos de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) para quatro das intervenções técnicas usualmente praticadas com vistas a estas melhorias: balanceamento de carga, troca de condutor, divisão de circuito e remanejamento de carga. Os modelos respeitam aspectos técnicos, elétricos e considerações operacionais dos especialistas na busca de soluções que minimizem o investimento necessário para restabelecimento destes índices. Um método linear simplificado para o cálculo elétrico, baseado no Backward-Forward Sweep (BFS), é proposto a fim de incluir restrições sobre níveis de tensão diretamente nos modelos. A realização conjunta das intervenções é sugerida em uma proposta de integração de modelos por encadeamento de soluções. Para desenvolvimento dos modelos PLIM criou-se o ambiente de modelagem Gusek, interface para o solver livre GLPK. Os modelos foram implementados em uma ferramenta de apoio à tomada de decisão para projetos de melhoria de rede. Resultados são apresentados através de estudos de caso com dados de circuitos reais.
Palavras-chave: Otimização, Programação Linear Inteira Mista, Energia Elétrica, Redes de Distribuição Secundária

MILP Models For Optimization of Electric Power Secondary Network Distribution Circuits

Abstract: In electric power distribution systems it is common to develop projects to improve the levels of load balancing, transformer loading and voltage drops along secondary network circuits. This paper presents Mixed Integer Linear Programming (MILP) mathematical models for addressing four technical interventions usually undertaken to achieve these improvements: load balancing, conductor changing, circuit split, and load relocation. These models comply with technical and electrical aspects and satisfy operational considerations from specialists in finding solutions that minimize the required investment for restoration of circuit levels. A simplified linear power flow method, based on the Backward-Forward Sweep (BFS), is proposed to include voltage levels constraints into the models. The combination of interventions is suggested in a proposal for integration of models by chaining solutions. To develop the MILP models the Gusek modeling environment was created as an interface for the GLPK free solver. The models were implemented in a decision-making support tool for network improvement projects. Results are presented through case studies with data from real circuits.
Keywords: Optimization, Mixed Integer Linear Programming, Power Systems, Secondary Distribution Networks

Publicações:

1. BETTONI, Luiz M. M.; LARA, Lucas El G.; PASSARIN, Thiago A. R.; OLIVEIRA, Rogério P. de; ARRUDA, Lúcia V. R. de; MAGATÃO, Leandro; NEVES Jr., Flávio; STEBEL, Sérgio L. Uma aproximação linear para modelagem matemática do balanceamento de cargas em redes de distribuição. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE PESQUISA OPERACIONAL, XLI SBPO, 41, 2009, Porto Seguro. Anais... set. 2009, p. 286-297.

2. BETTONI, Luiz M. M.; PASSARIN, Thiago A. R.; NEVES Jr., Flávio; ARRUDA, Lúcia V. R. de; OLIVEIRA, Rogério P. de; SOUZA, Alexandre A. A. de. Modelo PLIM para reconfiguração de circuitos da rede secundária de distribuição com foco no consumidor. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE PESQUISA OPERACIONAL, XLII SBPO, 42, 2010, Bento Gonçalves. Anais... set. 2010, p. 813-824.