Programação inteira binária aplicada na coordenação da proteção de sistemas elétricos de potência
Resumo
Este trabalho apresenta uma proposta inovadora para coordenar dispositivos de proteção típicos de sistemas de transmissão, subtransmissão e distribuição de energia, sejam elos fusíveis e as funções ANSI 21, 67, 87, 50 e 51. Os ajustes determinados pela etapa otimização são os seguintes: ajuste de tempo e de corrente da função 51, além de sua característica da curva; temporização das zonas 2 e 3 da função 21; e a corrente nominal do elo fusível. A metodologia proposta é fundamentada na Programação Inteira Binária (PIB), que é uma técnica de otimização exata utilizada para resolver problemas cujas variáveis só podem assumir os valores 0 ou 1. Esta técnica foi selecionada porque os ajustes a serem determinados são da forma discreta, dentro da faixa disponível em relés digitais ou fusíveis. Por meio da PIB o modelo matemático, que originalmente é não linear e não convexo, é linearizado, permitindo a aplicação de solvers de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) para solucioná-lo. Uma etapa de pré-processamento é proposta para possibilitar a redução do número de variáveis de cada modelo com vistas na redução do tempo de execução do solver. Além disso, esta etapa visa garantir que a proteção atue em tempos seguros – a critério da concessionária – sem incluir estas restrições de tempo nos modelos, o que poderia aumentar o custo computacional para resolvê-los. Simulações foram realizadas em três sistemas teste de diferente porte utilizando o solver de PLIM do software CPLEX®. O solver foi executado em sua configuração padrão, isentando o usuário de selecionar parâmetros de controle do algoritmo que lhe exigem experiência – comumente presentes em metaheurísticas. A partir dos resultados das simulações pode-se concluir que a metodologia proposta é inovadora, pois nenhum trabalho até então considera todos os ajustes abordados como variáveis do problema; apresenta boas soluções a um baixo tempo computacional, podendo ser aplicada em nível de planejamento; e tem potencial para ser aplicada online, considerando a utilização de um sistema de supervisão e de comunicação remota entre um computador central e relés digitais, na fronteira das redes inteligentes.
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