Hybrid method for the reconfiguration of electric power distribution systems with distributed generation allocation

Abstract

O sistema elétrico brasileiro enfrenta desafios significativos relacionados às elevadas perdas técnicas no segmento de distribuição, que impactam diretamente a eficiência e a sustentabilidade do setor. Diante do crescimento contínuo da demanda e da modernização do perfil de consumo, a Reconfiguração de Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica (RSDEE) surge como uma estratégia para reduzir as perdas ativas no setor. Ao otimizar a infraestrutura existente, a RSDEE permite postergar a expansão do sistema, oferecendo fôlego operacional sem anular a relevância dos investimentos em novos ativos a longo prazo. Outra solução para a minimização das perdas é a introdução de Geradores Distribuídos (GD). Contudo, a literatura muitas vezes trata a reconfiguração e a alocação de GD como problemas isolados, o que representa uma lacuna para o planejamento coordenado da rede. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um método híbrido para a RSDEE que minimize as perdas ativas e melhore o perfil de tensão, integrando a alocação estratégica de GD. A abordagem metodológica proposta utiliza uma sequência de técnicas heurísticas e meta-heurísticas iniciadas pelo algoritmo de PRIM modificado para a geração de topologias radiais. O método Multi-start é empregado para garantir o maior número possível soluções iniciais, seguido por um Algoritmo Genético (AG) para o refinamento da população e, por fim, a Busca em Vizinhança Descendente (Variable Neighborhood Descent - VND) como etapa de busca local. Após a definição da melhor topologia, realiza-se a alocação de GD nas barras com os níveis de tensão mais críticos. Testados nos sistema de 84, 136 e 415 barras, este último uma modificação do sistema de 417 barras, os resultados demonstram que o método híbrido promoveu reduções de até 65,86%, 65,27% e 65,76% nas perdas ativas nos sistemas testados, respectivamente. A integração da GD após a reconfiguração potencializa a melhoria do perfil de tensão e alivia o carregamento da subestação, confirmando que a ação coordenada entre topologia e recursos distribuídos é superior à reconfiguração isolada.