Programação inteira binária aplicada na coordenação da proteção de sistemas elétricos de potência
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2016-09-30Metadatos
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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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