Heurística especializada aplicada na alocação ótima de bancos de capacitores em sistemas de distribuição radial

Abstract

In this work we proposes a specialized heuristic algorithm for optimal allocation of capacitor banks in radial distribution systems, whose goal is to minimize costs due to energy losses, subject to some operational restrictions of the electric distribution system. To accomplish this goal the following subjects were developed: A constructive heuristic algorithm, which has as primary task the allocation of capacitor banks in buses with the most high-demand for reactive power and also search for an initial solution to minimize energy losses costs and a meta-heuristic which uses variable neighborhood descend search, in which we implemented appropriate neighborhood structures for the allocation problem of capacitor banks in electric system buses. The specialized heuristic uses a new concept for the optimal allocation of capacitor banks to develop a powerful and user-friendly optimization tool for the development of mathematical models for mixed integer nonlinear programming problems. The specialized heuristic was implemented in the programming language Fortran 90 and simulations were performed with radial distribution systems of 33, 70 and 202 buses. The results were compared with other research works that also tested with these electrical systems. Thus, it was verified that the algorithm has a good performance because it generates good quality solutions meeting all the physical and operational constraints of the problem

Neste trabalho propõe-se uma heurística especializada para a alocação ótima de bancos de capacitores para os sistemas de distribuição radiais, cujo objetivo é minimizar os custos devido às perdas de energia, sujeitas a certas restrições operativas do sistema elétrico de distribuição. Para realizar este objetivo foram desenvolvidos os seguintes tópicos: Um algoritmo heurístico construtivo, que tem como atividade principal a alocação de bancos de capacitores nas barras com demanda de potências reativas maiores e também procura uma solução inicial de minimização de custos das perdas de energia e uma metaheurística de busca em vizinhança variável descendente. Nessa metaheurística são implementadas estruturas de vizinhança adequadas para o problema de alocação de bancos de capacitores nas barras do sistema elétrico. A heurística especializada tem um novo conceito para a alocação ótima de bancos de capacitores ao desenvolver uma ferramenta amigável e poderosa de otimização no desenvolvimento de modelos matemáticos para os problemas de programação não linear inteiro misto. A heurística especializada foi implementada em linguagem de programação Fortran 90 e foram realizadas simulações com sistemas de distribuição radial de 33, 70 e 202 barras. Os resultados foram comparados com pesquisas que realizaram testes com esses sistemas elétricos. Assim, foi verificado um bom desempenho do algoritmo, pois gera soluções de boa qualidade atendendo a todas as restrições físicas e operacionais do problema