Alocação de capacitores em sistemas de distribuição de energia eletrica

Abstract

Resumo: É sabido que o maior volume de perdas ocorre nos sistemas de distribuição de energia elétrica. Capacitores shunt são largamente utilizados nos alimentadores primários dos sistemas de distribuição para compensar potência reativa e conseqüentemente obter melhor perfil de tensão, reduções das perdas de potência e energia, e aumento da capacidade da rede de distribuição em atender carga ativa. A decisão do local ótimo de instalação de bancos de capacitores corresponde a um problema de programação matemática combinatorial. A determinação da influência da modelagem da carga na solução do problema, a inclusão de objetivos técnicos relacionados ao controle de tensão, custos de operação e de manutenção, e perdas de potência e energia, resultando numa nova formulação multi-critério com critérios conflitantes para o problema, e a viabilidade da aplicação de algoritmos genéticos como método de solução dessa nova formulação justificaram o desenvolvimento desta pesquisa. A definição do problema, e o desenvolvimento de modelagens matemáticas podem ser encontrados na primeira parte do trabalho. Na segunda parte apresentam-se os métodos de resolução utilizados nesse trabalho, são eles: heurísticos, e um método meta-heurístico. Um dos métodos heurísticos utiliza fatores de participação reativos da teoria de estabilidade de tensão para resolução do problema. O método meta-heurístico é um algoritmo baseado em algoritmos genéticos que resolve a formulação matemática apresentada anteriormente. Os métodos são testados utilizando-se uma rede real de 70 barras. Efeitos de cargas dependentes da tensão no problema são avaliadosAbstract: It is well known that the major portion of active power losses happen in the electric power distribution feeders. Shunt capacitors are broadly used in the primary feeders to compensate reactive power and consequently to obtain better voltage profile, reductions of power and energy losses, and increase the distribution network capacity in supplying active power demand. The decision of the optimal capacitors banks installation corresponds to a combinatorial mathematical programming problem. The determination of the influence of the load modeling in the solution of the problem, the inclusion of technical objectives relating to voltage control, costs of operation and maintenance, and cost of power and energy losses, resulting in a new multi-criteria formulation with conflicting criteria to the problem, and the viability of the application of genetic algorithms as method of solution of that new formulation justified the development of this research. The definition of the problem and the development of mathematical models can be found in the first part of the work. In the second it is presented the resolution methods, they are: heuristic, and a meta-heuristic method. One of the heuristic methods uses reactive participation factors commonly applied for voltage stability analysis of power systems. The meta-heuristic method is an algorithm based on genetic algorithms that solve the mathematical formulation previously presented. The methods are tested by using a real network of 70 bars. Effects of voltage dependent loads in the problem are quantifie