Planejamento de localização e dimensionamento de alimentadores e transformadores para redes de distribuição LV/MV
Alocação e Dimensionamento de Transformadores e Alimentadores de Distribuição
O planejamento da rede de distribuição é em grande parte caracterizado pela alocação e dimensionamento de transformadores de distribuição. A localização desses transformadores dita diretamente o comprimento e a rota dos alimentadores de média tensão (MT) e baixa tensão (BT). Portanto, a localização e a potência dos transformadores, juntamente com o comprimento e a seção dos alimentadores de MT e BT, precisam ser determinados de forma coordenada.
Para alcançar isso, um processo de otimização é essencial. Ele visa não apenas reduzir os custos de investimento para transformadores e alimentadores, mas também minimizar os custos de perdas e maximizar a confiabilidade do sistema. Restrições como queda de tensão e corrente do alimentador devem ser mantidas dentro de suas faixas padrão.
Para o planejamento da rede de baixa tensão (BT), as tarefas principais são determinar a localização e a potência dos transformadores de distribuição e dos alimentadores de BT. Isso é feito para reduzir tanto o investimento nesses componentes quanto as perdas de linha.
Em relação ao planejamento da rede de média tensão (MT), ele se concentra na identificação da localização e dimensionamento de subestações de distribuição e alimentadores de MT. O objetivo aqui é minimizar os custos de investimento, bem como as perdas de linha e métricas de confiabilidade, como SAIDI (Índice Médio de Duração de Interrupção do Sistema) e SAIFI (Índice Médio de Frequência de Interrupção do Sistema).
Durante o processo de planejamento, várias restrições devem ser atendidas.
A tensão do barramento, como uma restrição-chave, deve ser mantida dentro de uma faixa padrão. A corrente real do alimentador deve ser menor que a corrente nominal do alimentador. Melhorar o perfil de tensão, reduzir as perdas de linha e melhorar a confiabilidade do sistema são preocupações primárias no planejamento da rede de distribuição, especialmente em áreas semi-urbanas e rurais.
A instalação de capacitores é outra maneira que aumenta significativamente o nível de tensão e reduz as perdas de linha. Os Reguladores de Tensão (RTs) também são elementos comuns para resolver esses problemas.
A confiabilidade é uma preocupação-chave no planejamento da rede de distribuição. Linhas de distribuição de longo alcance aumentam a probabilidade de falhas de linha, reduzindo assim a confiabilidade do sistema. A instalação de conexões cruzadas (CC) é uma medida eficaz para mitigar esse problema.
Geradores distribuídos (GD) podem injetar potência ativa e reativa, o que ajuda a reduzir os índices de confiabilidade e melhorar o perfil de tensão. No entanto, seus altos custos de investimento desencorajam os engenheiros de energia de adotá-los amplamente.
Dada a natureza discreta e não linear do problema de alocação e dimensionamento, a função objetivo resultante tem múltiplos mínimos locais. Isso destaca a importância de escolher um método de otimização apropriado.
Os métodos de otimização são principalmente classificados em dois grupos:
Os métodos analíticos são computacionalmente eficientes, mas têm dificuldade em lidar efetivamente com mínimos locais. Para abordar o problema de mínimos locais, os métodos heurísticos foram amplamente utilizados na literatura.
Nesta pesquisa, ambos os métodos analíticos e heurísticos serão implementados no Matlab. A Programação Não Linear Discreta (DNLP) será usada como a abordagem analítica, e a Otimização por Enxame de Partículas Discreto (DPSO) como a abordagem heurística.
Levar em conta o crescimento da carga e os níveis de carga pico é outro fator crucial que precisa ser considerado durante o processo de planejamento.
