Dissertação
Restabelecimento multiobjetivo de sistemas de distribuição através de método híbrido de otimização
Autor
Lacerda, Lara Aparecida Pimentel Delfim
Institución
Resumen
This dissertation proposes a hybrid multiobjective optimization methodology for
the restoration of electric energy distribution systems. To treat the mixed and combinatorial
nature of the problem, due to the presence of discrete variables, associated to decision-making
for reestablishment, together with continuous variables of the electric network state,
optimization technique meta-heuristics bioinspired for binary Particle Swarm is proposed. The
binary nature of the optimization algorithm proposed does not require the adoption of rounding
strategies for discrete variables, which may compromise the effectiveness of the method. A
genetic algorithm is proposed for the case of a candidate solution violate the voltage limit in
any electrical network bar, where it is possible to cut the load to meet the voltage limits.
Multiple objectives are considered for the restoration problem, including minimizing the energy
not supplied during this process, attending to priority consumer, minimizing technical losses
and minimizing the number of necessary switching operations. In order to address these
different objectives, which may be even conflicting, such as the minimization of energy not
supplied and the minimization of the number of maneuvers, the Pareto dominance method is
used embedded in the particle swarm algorithm, generating the algorithm hybrid. In addition,
principles of fuzzy logic are incorporated to define the Pareto fronts and obtain candidate
solutions that are competing and alternative to the problem. The advantage of using the Pareto
method with fuzzy logic is the possibility of obtaining competing candidate solutions, instead
of a single solution, in order to support decision making by the system planner and / or operator,
according to the reality and priorities of each distributor. The optimization model for restoration
includes important constraints to the problem, such as the radiality of the electric distribution
network and limits of nodal voltage and currents in the stretches of the network. Three systems
are used to validate the proposed methodology, including a real network of the Southeast region
of Brazil. A presente dissertação de mestrado tem como proposta desenvolver uma metodologia híbrida
de otimização multiobjetivo para o restabelecimento de sistemas de distribuição de energia
elétrica. Para tratar a natureza inteira mista e combinatória do problema, devido à presença de
variáveis discretas, associadas à tomada de decisão para restabelecimento, juntamente com
variáveis contínuas de estado da rede elétrica, propõe-se a técnica de otimização meta-heurística
bioinspirada por enxame de partículas binário. A natureza binária do algoritmo de otimização
proposto dispensa a adoção de estratégias de arredondamento das variáveis discretas, que
podem comprometer a eficácia do método. É proposto um algoritmo genético para o caso de
uma solução candidata violar o limite de tensão em alguma barra da rede elétrica, onde seja
possível o corte de carga para o atendimento aos limites de tensão. Múltiplos objetivos são
considerados para o problema de restabelecimento, incluindo a minimização da potência não
suprida durante este processo, o atendimento a unidades consumidoras prioritárias, a
minimização de perdas técnicas e a minimização do número de operações de manobra
necessárias. Para tratar estes diferentes objetivos, que podem ser, inclusive, conflitantes entre
si, como a minimização de potência não suprida e a minimização do número de manobras, o
método de dominância de Pareto é utilizado embutido no algoritmo por enxame de partículas,
gerando o algoritmo híbrido. Adicionalmente, princípios de lógica fuzzy são incorporados para
definição das frentes de Pareto e obtenção de soluções candidatas concorrentes e alternativas
ao problema. Destaca-se como vantagem da utilização do método de Pareto com lógica fuzzy,
a possibilidade de obtenção de soluções candidatas concorrentes ao invés de uma única solução,
a fim de dar suporte à tomada de decisões pelo planejador e/ou operador do sistema, de acordo
com a realidade e prioridades de cada distribuidora. O modelo de otimização para
restabelecimento inclui restrições importantes para o problema, como a radialidade da rede
elétrica de distribuição, limites de tensão nodal e de correntes nos trechos da rede. A potência
não suprida é determinada para cada solução candidata que apresente violação de tensão,
através de um algoritmo genético inteiro. Três sistemas são utilizados para validar a
metodologia proposta, incluindo uma rede real da região Sudeste do Brasil.