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Tipo do documento: Dissertação
Título: Análise da Confiabilidade em Redes de Distribuição Radiais: Reconfiguração e Alocação de Geração Distribuída
Título(s) alternativo(s): ANALYSIS OF THE TRUSTWORTHINESS IN NETS OF DISTRIBUTION RADIAL: RECONFIGURATION AND ALOCATION OF DISTRIBUTED GENERATION
Autor: Coelho Neto, Agnelo
Primeiro orientador: SILVA, Maria da Guia da
Resumo: As empresas de distribuição de energia elétrica devem satisfazer dois objetivos concorrentes durante o processo de planejamento da rede elétrica: minimizar os custos de investimento e satisfazer as metas de continuidade. Uma alternativa para satisfazer estes objetivos é incluir alternativas de projeto com baixo custo de investimento no processo de planejamento. Uma destas alternativas é a reconfiguração da rede de distribuição. A reconfiguração da rede de distribuição pode reduzir as perdas e balancear a carga do sistema apenas com a abertura e o fechamento de chaves sem nenhum custo de investimento adicional. Além da reconfiguração, uma outra alternativa de baixo custo de investimento é a alocação de Geração Distribuída (GD). Esta alternativa tornou-se factível devido aos recentes avanços tecnológicos na construção de turbinas que reduziram significativamente os custos de geração de energia. Desta forma, a GD é uma opção atrativa para atender o crescimento da demanda e minimizar os custos associados com: construção de novas subestações, recondutoramento de alimentadores e repotencialização de transformadores. Consequentemente, é oportuno desenvolver metodologias que incorporem a reconfiguração e a GD no processo de planejamento da rede de distribuição. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de duas metodologias para planejamento de redes de distribuição: reconfiguração e alocação ótima de geração distribuída. A primeira parte do trabalho apresenta o desenvolvimento da metodologia para reconfiguração de redes. Geralmente, a reconfiguração é realizada com o objetivo de minimizar as perdas elétricas, melhorar perfil de tensão e para balancear cargas entre alimentadores. Neste trabalho, além destes objetivos, restrições de confiabilidade são incluídas na metodologia de reconfiguração. Esta metodologia se baseia na combinação das seguintes técnicas: algoritmo de fluxo de carga, baseado no método de Soma de Potências, para estimar o estado da rede, métodos analíticos para estimar os índices de confiabilidade e no algoritmo de Busca Tabu para identificar a topologia ótima. A segunda parte do trabalho apresenta o desenvolvimento da metodologia para a alocação ótima de geração distribuída. Esta metodologia tem como objetivo atender um nível de demanda previsto sem violar restrições operacionais da rede (carregamento dos alimentadores e queda de tensão) e minimizar os custos de interrupção através da alocação de GD. Estes objetivos são satisfeitos minimizando-se a relação custo/benefício entre os custos de instalação/operação da GD e os custos associados com: interrupções, energia não-faturada, compra de energia e perdas elétricas. A minimização da relação custo/benefício descrita acima foi realizada combinando-se as seguintes técnicas: métodos analíticos para estimar o impacto do GD nos índices de confiabilidade, algoritmo de fluxo de carga para estimar as perdas e violações nas restrições operacionais e algoritmos genéticos para minimizar a relação custo/benefício. O impacto da GD nos índices de confiabilidade foi considerado incluindo-se restrições de rede (queda de tensão e carregamento dos alimentadores) no modelo de confiabilidade preditivo. Os modelos e técnicas propostos nesta dissertação para reconfiguração e alocação de GD foram validados e aplicados em duas subestações de grande porte da rede de distribuição da Companhia Energética do Maranhão - CEMAR. Os resultados obtidos com o algoritmo de reconfiguração demonstraram que a metodologia proposta foi capaz de reduzir as perdas nos alimentadores sem deteriorar a confiabilidade. Além disso, a aplicação da metodologia de alocação de GD no sistema teste resultou em uma relação custo/benefício menor que 1.0.
Abstract: The distribution utilities must satisfy two concurrent objectives during planning process of the electric network: minimization of the investment cost and the satisfaction of reliability targets. An alternative to satisfy these objectives is to include low cost alternatives in the planning process. One of these alternatives is the reconfiguration of the distribution network. The reconfiguration of the distribution network can reduce the loss and balance the loads in the system only with opening and closing of switches without additional investment cost. In addition to reconfiguration, another alternative of low cost is the Distributed Generation (DG) allocation. This alternative became feasible due to the recent technological advances in the building of turbines that reduced significantly the costs of energy generation. In this way, the DG is a attractive option to satisfy the demand growth and minimize the costs associated with: building of new substations, feeder reconductoring and transformer upgrading. Consequently, is opportune to develop methodologies that include the reconfiguration and the DG in the planning of the distribution network. This dissertation presents the development of two methodologies for the planning of distribution networks: reconfiguration and optimal allocation of DG. The first part of the dissertation presents the development of the methodology for the network reconfiguration. Usually, the reconfiguration is carried out with the following objectives: minimization of the electric losses, voltage profile correction and load balancing between feeders. In this dissertation, in addition to these objectives, reliability constraints have been included in the reconfiguration methodology. This methodology is based on the combination of the following techniques: power flow algorithm, based on the Power Summation Method, to estimate the state of the network; analytic techniques to estimate the reliability indices and Tabu Search to identify the optimal topology. The second part of the research work presents the development of the methodology for the allocation of DG. This methodology has as objective to attend a forecasted demand level without violating operational constraints of the network (feeders loading and voltage drops) and minimizing the interruption costs through the DG allocation. These objectives are satisfied minimizing the cost/worth ratio between the installation/operation costs of DG and the costs associated with: interruptions, noncommercialized, energy purchases and electric losses. The minimization of the cost/worth ratio described above has been carried out by combining the following techniques: analytic approaches to estimate the impact of DG in the reliability indices, load flow algorithm to estimate the losses and violations in the operational constraints and genetic algorithms to maximize the cost worth ratio. The impact of the DG in the reliability indices has been considered including network constraints (voltage drop and feeder loading) in the predictive reliability model. The models and techniques proposed in this dissertation for the reconfiguration and DG allocation have been validated and applied in two large scale substations belonging to distribution network of the Electricity Utility of Maranhão - CEMAR. The results obtained with the algorithm of reconfiguration demonstrated that the proposed methodology was capable of reducing the losses in the feeders without deteriorating the reliability. Furthermore, the application of the methodology of DG allocation in the test system resulted in a cost/worth ratio lower than one.
Palavras-chave: Confiabilidade
Reconfiguração
Busca Tabu
Geração Distribuída
Algoritmos Genéticos
Reliability
Network Reconfiguration
Tabu Search
Distributed Generation
Genetic Algorithm
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: Engenharia
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
Citação: COELHO NETO, Agnelo. ANALYSIS OF THE TRUSTWORTHINESS IN NETS OF DISTRIBUTION RADIAL: RECONFIGURATION AND ALOCATION OF DISTRIBUTED GENERATION. 2006. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Universidade Federal do Maranhão, São Luis, 2006.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/342
Data de defesa: 10-Mar-2006
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