Alocação de religadores inteligentes em redes primárias de distribuição

Abstract

Nesta dissertação, propõe-se uma abordagem para otimizar a alocação de um tipo específico de religador inteligente, com capacidade de comunicação em arquitetura LoRaWAN, em redes primárias de distribuição, visando melhorar a continuidade do serviço tendo em conta restrições operacionais de comunicação, limites de ocorrência de afundamentos de tensão e o número máximo de religadores alocados. Na função objetivo do problema considerou-se as compensações financeiras, estabelecidas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), relacionadas aos índices de continuidade de serviço individuais tal qual a Duração de Interrupção Individual por unidade consumidora ou por ponto de conexão (DIC), a Frequência de Interrupção Individual por unidade consumidora ou por ponto de conexão (FIC) e a Duração Máxima de Interrupção contínua por unidade consumidora ou por ponto de conexão (DMIC), bem como valores relacionados à Energia Não Suprida (ENS), além de custos de investimento e manutenção dos equipamentos alocados. A abordagem de resolução da otimização combinatorial é baseada no método da entropia cruzada em que desenvolveu-se a técnica de reavaliação de estados amostrados via simulação de Monte Carlo sequencial para acelerar a análise de cada solução candidata de alocação. Os estudos de caso foram realizados para uma rede de distribuição localizada na região sudeste do Brasil, onde em diferentes casos variou-se os parâmetros do algoritmo de otimização além das restrições relacionadas à distância máxima entre religadores e gateways, o número máximo de religadores disponíveis e os limites para os índices de variação de tensão de curta duração. Os resultados obtidos apontam para a efetividade da abordagem, com a redução de custos totais em todos os casos analisados, além de sua viabilidade de aplicação para sistemas de distribuição de grande porte.

Abstract: This work proposes an approach to optimize the placement of specific smart reclosers, with communication capabilities based on LoRaWAN architecture, aiming to improve system reliability, considering constraints related with communication, voltage sags and the maximum number of available reclosers. In the objective function of the problem, financial compensation established by Brazilian Electricity Regulatory Agency (ANEEL) related to individual service continuity indicators named individual customer interruption duration (DIC), individual customer interruption frequency (FIC) and individual customer maximum interruption duration (DMIC) have been considered, besides amounts related to energy not supplied (ENS), investment costs and maintenance costs. The combinatorial optimization approach is based on the cross-entropy method and the reassessment of sampled states generated using sequential Monte Carlo simulations in order to accelerate the analysis of each candidate solution sampled during the simulations. Case studies have been carried out for a real distribution feeder in the Southeast region of Brazil, where different optimization parameters have been tested, alongside constraints corresponding to a maximum distance between reclosers and gateways, maximum number of available reclosers and short-duration voltage variations indices. Results indicate the effectiveness of the approach, highlighting reductions in total costs for the analyzed cases and the feasibility of applying the methodology for large distribution feeders.