modelos matemáticos para otimização do planejamento de redes de média tensão
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Modelos Matemáticos para Otimização do Planejamento de Redes de Média Tensão. Alexandre Augusto Angelo de Souza, Carlos César Barioni de Oliveira Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - USP, São Paulo, Brasil. Klaus de Geus Centro de Estudos em Engenharia Civil - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Klaus de GeusCentro de Estudos em Engenharia Civil
Universidade Federal do ParanáCuritiba, Brasil
Alexandre Augusto Angelo de Souza, Carlos César Barioni de Oliveira
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - USP, São Paulo, Brasil
CIDEL Argentina 2010Buenos Aires, Argentina, Setembro 27-29, 2010
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Conteúdo IntroduçãoModelos Propostos Integração dos ModelosSimulaçãoResultadosConclusão
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Introdução As empresas de energia elétrica gastam hoje
centenas de horas mensais em atividades de planejamento dos seus sistemas elétricos;
Os estudos realizados para o planejamento da rede elétrica exigem elevado grau de intervenção humana;
Os investimentos praticados no segmento de distribuição de energia elétrica constituem-se num percentual significativo dos orçamentos das concessionárias de distribuição;
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Introdução Ações derivadas do processo de planejamento
podem acarretar ganhos substanciais nos custos de expansão e operação;
Necessidade de desenvolver uma metodologia que contemple a aplicação destas alternativas de forma mais próxima da realidade do planejador;
Foram desenvolvidos modelos baseados em programação linear inteira mista (PLIM) para: troca de cabos, alocação de capacitor e troca de faseamento de transformador.
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Introdução Alternativa 1- Cada cabo da rede é candidato a
sofrer uma alteração;
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Introdução Alternativa 2 - Cada ponto da rede é candidato a
receber um banco de capacitores;
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Introdução Alternativa 3: Cada carga da rede é candidata a sofrer
alteração no faseamento;
O problema a ser resolvido é de natureza combinatória e deve levar em consideração a topologia da rede em análise;
Em cada modelo é realizado o fluxo de potência para validação dos resultados.
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Modelos Propostos – Troca de Cabos O objetivo procura minimizar o valor da
troca de cabos incluído os custos de instalação e o desconto do valor de retorno do cabo removido, bem como os valores de penalização por extrapolar requisito de nível de tensão.
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Modelos Propostos – Alocação de Capacitores O objetivo procura minimizar o valor da
instalação de capacitores na rede, bem como os valores de penalização por extrapolar requisito de nível de tensão.
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Modelos Propostos – Faseamento de transformadores
O objetivo procura minimizar o valor da troca de faseamento dos transformadores de um alimentador, bem como os valores de penalização por extrapolar requisito de nível de tensão .
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Integração dos ModelosA integração dos modelos, permite combiná-
los para procurar obter uma solução mais próxima da realidade do trabalho do planejador de redes;
Uma solução heurística baseada em busca em profundidade foi utilizada para definir a seqüência da aplicação dos modelos ;
Em cada nível um determinado modelo é aplicado e, sua saída, quando não satisfaz os requisitos impostos, porém violando-os pouco, torna-se a entrada para o modelo seguinte;
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Integração dos Modelos Caminhos Possíveis
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SimulaçãoO alimentador tem 7 barramentos (pontos)Para cada alteração de faseamento foi
estabelecido um custo fixo de R$ 25.00. Valor final de tensão exigida de 0.97 pu, valor orginal da tensão é de 0.9484 pu.
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SimulaçãoCargas
BusLoad (kVA/Phase)
A B C
1 0 + j 0 0 + j 0 0 + j 0
2 0 + j 0 0 + j 0 0 + j 0
3 165,25+ j 13,11
0 + j 0 165,25+ j 13,11
4 0 + j 0 110,5+ j 13,11 110,5+ j 13,11
5 0 + j 0 0 + j 0 55,25+ j 13,11
6 130,29 + j 20,38
130,29 + j 20,38
0 + j 0
7 0 + j 0 55,25 + j 20,38
55,25 + j 20,38
TypeInstallation
cost(R$/km)
Financial return
(R$/km)04 A 12,15 6,79
02 A 13,28 2,94
10 A 17,20 8,66
20 A 21,96 8,16
33 A 29,33 7,90
40 A 26,00 7,72
04 A 12,15 6,79
Custo de Cabos Type
Installation cost(R$)
300 kVar 3070
600 kVar 3500
900 kVar 5600
1200 kVar 8200
1500 kVar 10200
300 kVar 3070
600 kVar 3500
1800 kVar 12000
Capacitores
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ResultadosAvaliando cada ramo da árvore de soluções:
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ConclusãoForam desenvolvidos modelos matemáticos
PLIM para as alternativas: troca de condutores, instalação de capacitores e mudança no faseamento dos transformadores visando uma melhora no nível de tensão de fornecimento;
A utilização de heurística de busca em profundidade permitiu uma melhor integração entre os modelos;
Os estudos de caso demonstraram a validade das formulações adotadas, apresentando desvios considerados adequados.