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Alocação Ótima de Dispositivos de Manobra em Redes
de Distribuição para Melhoria de Confiabilidade
Code: 12.005
Antônio Candiá Júnior, Leonardo W. Oliveira, Bruno H. Dias,
Luiz A. F. Manso e Edimar J. Oliveira.
Universidade Federal de Juiz de Fora - Minas Gerais - Brasil
17/11/2017 1
• Introdução;
• Formulação do Problema;
• Resultados;
• Conclusão.
Sumário
17/11/2017 2
Alocação ótima de chaves manobráveis
Determinar o número e as localizações dos dispositivos
Confiabilidade Custo de investimento
Técnica utilizada: Sistemas Imunológicos Artificiais (SIA)
Introdução
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Índice de confiabilidade utilizado: ECOST
Custo de confiabilidade de Utilidade (CCU):
O custo total de confiabilidade (CTC)
Formulação do Problema
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NU NO NK
k,u i,k i i
u 1 i 1 k 1
ECOST = L C r
CTC ECOST CCU
2 NC
i s
s 1 i 1
CCU CS x
,
Exemplo:
• Consumidores residenciais: L2,1 = 15,000 kW, L3,1 = 5,000 kW e L4,1
= 5,000 kW.
• Dois níveis de carga, 100% e 50%. Probabilidades 0,20 e 0,80.
• Os tempos de manobra 1 hora e reparo 5
• Taxas de falha/ano: λ1 = 0,03900, λ2 = 0,04875, λ3 = 0,05200.
• Custo da chave seccionadora US$ 20.337,
• Custo de manutenção 2% do custo de investimento,
• Taxa de juros 8% e um período de 20 anos.
Formulação do Problema
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Exemplo:
ECOST = 9,486.77 $/ano, CCU = 2.311,68 $/ano, CTC = 11,798.45 $/ano.
ECOST =11,501.65 $/ano, CCU =2.311,68 $/ano, CTC = 13,813.33 $/ano.
ECOST = 15,948.27 $/ano, CCU = 0,00 $/ano, CTC = 15,948.27 $/ano.
Formulação do Problema
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Sistemas Imunológicos Artificiais (SIA)
• Tamanho da população 153
• Convergência Nº máximo de 100 gerações ou
20 gerações consecutivas sem melhoria.
Metodologia
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Início
Gera
D
gen = 1 Gera
P*
Convergência?Fim
Avalia
f
Sim
Não
Seleciona
Ps
Muta
M
Reavalia
fM
Reseleciona
Ms
Substitui
P
Clona
C
Substitui
P
gen = gen+1
(1)
(2)
(3)
(4)
(5) (6)
(7)
(9)
(8)
(10)
Sistema RBTS – Barramento 4
• Sistema de teste de confiabilidade RBTS, carga máxima 40 MW.
• Clientes residenciais, industriais, comerciais e governamentais /
institucionais.
• Incremento de carga de 10% de 40% para 100%, Probabilidades
0.0132, 0.1114, 0.1651, 0.2328, 0.2147, 0.2263 e 0.0365.
• Custo da chave seccionadora US$ 20.337.
• Custo de manutenção 2% do custo de inv.
• Taxa de juros 8% e um período de 20 anos.
Estudo de caso
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Sistema RBTS – Barramento 4
• A Tabela apresenta os resultados obtidos pela metodologia proposta
com outros da literatura para fins comparativos.
• A solução obtida pelo SIA proposto possui valores de ECOST, CCU e
CTC menores do que os apresentados em [13].
Estudo de caso
17/11/2017 9
Método Proposto SIA [13]
Localização das chaves no inicio da seção
48 17,36, 52,60, 63, 65
Localização das chaves no final da seção
5, 15, 23, 36, 54, 60, 65
10, 15, 28, 41, 46, 48, 54, 58
ECOST [$/year] 170,254.14 184,489.29
CCU [$/year] 18,493.44 32,363.52
CTC [$/year] 188,747.58 216,852.81
Sistema RBTS – Barramento 4
• Interruptores manuais que custam US$ 2.500,00
• Interruptores automáticos com o custo de US$ 4,700.00.
• Trechos de interconexão $ 2,000.00 por cada quilômetro de seção.
• Os tempos de manobra são 30 min para interruptores manual e 1 min
para automático.
Estudo de caso
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Método A, Manual B, Automatica
Localização das chaves no inicio da seção
3, 5, 10, 15, 17, 26, 31, 33, 36, 39, 46, 48, 52, 54, 60, 63
3, 5, 15, 17, 26, 36, 39, 48, 52, 54, 58, 63
Localização das chaves no final da seção
3, 5, 7, 10, 13, 15, 17, 19, 23, 28, 33, 36, 41, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 60, 65
7, 13, 15, 19, 23, 28, 33, 36, 41, 44, 48, 50, 52, 54, 60, 65
ECOST [$/year] 146,770.00 146,318.91
CCU [$/year] 13,640.24 18,766.70
CTC [$/year] 160,410.24 165,085.61
Sistema RBTS – Barramento 2
• Sistema de teste de confiabilidade RBTS, carga máxima 20 MW.
• Clientes residencial, governamental/ institucional, escritório/edifícios e
clientes comerciais.
Estudo de caso
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Método Proposto SIA [22] Localização das chaves
4, 7, 18, 21, 29 e 32
4, 7, 21, 29, 32, 34
ECOST [$/year] 152.051,37 152099.87
CCU [$/year] 9225,01 9225.01
CTC [$/year] 161.276,38 161324.88
Resolver o problema da alocação ótima de chaves seccionadoras, manuais ou automáticas, acoplado ao início ou ao final das seções de rede de distribuição. Potencial de melhoria de confiabilidade de maneira eficiente O investimento é compensado pela redução dos custos de interrupção. Estudo comparativo com a literatura mostrou que a abordagem proposta pode levar a uma solução promissora que estabeleça um trade-off adequado entre a confiabilidade e os custos de utilidade. Outras análises foram introduzidas com valores de custo mais atualizados, incluindo opções automáticas entre as opções de investimento, para avaliar o potencial de planejamento de redes inteligentes automatizadas.
Conclusões
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Agradecimentos
17/11/2017 13
