OTIMIZAÇÃO MULTIOBJETIVO PARA ALOCAÇÃO DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO VIA NSGA-II E COMPOSIÇÃO MAX-MIN

Abstract

RESUMO:A alocação de unidades de Geração Distribuída (GD) no Sistema Elétrico de Potência (SEP) proporciona uma série de benefícios, sendo os principais a redução das perdas de potência nas linhas e a melhora do perfil de tensão do sistema. Porém, mesmo com a inserção de GD alcançando níveis cada vez maiores de penetração, os custos de instalação ainda são considerados bastante elevados. Este trabalho apresenta um modelo de otimização multiobjetivo contemplando os objetivos de natureza técnica - minimizar as perdas de potência ativa e tornar o perfil de tensão mais homogêneo a partir da redução do desvio de tensão; e o objetivo de natureza econômica - reduzir o custo de instalação, operação e manutenção do empreendimento. Utilizou-se o NSGA-II como ferramenta de busca para encontrar as variáveis de siting e sizing que determinam o problema de alocação de GD. As simulações foram realizadas integrando o MATPOWER e o MATLAB em sistemas amplamente utilizados na literatura, contendo 33 e 69 barras, e sistemas de maior porte, contendo 85 e 141 barras. Também foram realizadas modificações nos dados elétricos desses sistemas, ao passo que novas versões considerando perfis de consumo e patamares de carga também foram propostas. Utilizou-se lógica Fuzzy, composição max-min, para trade-off e compromisso de escolha final na fronteira de Pareto obtida. Com 50 execuções do algoritmo de busca e técnica de seleção, uma superpopulação foi formada, novamente com uso da composição max-min, determinou-se as soluções mais adequadas por patamar de carga. Essas soluções foram avaliadas e observou-se uma melhora significativa com a presença de GD. Por exemplo, para o patamar de carga média dos sistemas de 33, 69, 85 e 141 barras, as perdas de potência ativa foram reduzidas em até 52,71%, 69,8%, 45,89% e 64,9%, respectivamente, com o perfil de tensão dentro dos limites regulatórios. Os objetivos alcançados com a inserção de GD também foram comparados aos valores obtidos em outros trabalhos, e observou-se que a combinação das duas técnicas utilizadas apresentou desempenho promissor quando comparada com algoritmos propostos em outros trabalhos. ABSTRACT:The allocation of Distributed Generation (DG) units in the Electric Power System (EPS) provides a series of benefits, the main ones being the reduction of power losses in the power lines and an improvement in the system voltage profile. However, even with the insertion of DG reaching increasingly higher levels of penetration, the installation costs are still considered quite high. This work presents a multiobjective optimization model contemplating the objectives of a technical nature - minimizing the losses of active power and make the profile of tension more homogeneous from the reduction of the voltage deviation; and the objective of financial nature - to reduce the cost of installation, operation and maintenance of the enterprise. The NSGA-II was used as a search tool to find the siting and sizing variables that determine the DG placement problem. The simulations were performed integrating MATPOWER and MATLAB in systems widely used in the literature, containing 33 and 69 bus, and larger systems, containing 85 and 141 bus. Modifications were also made to the electrical data of these systems, while versions considering consumption profiles and load levels were also proposed. Fuzzy logic, max-min composition, was used for trade-off and final choice compromise at the Pareto frontier obtained. With 50 executions of the search algorithm and the selection technique, an overpopulation was formed, again with the use of the max-min composition, the most suitable solutions were determined by loading level. These solutions were evaluated and a significant improvement of the systems was observed. For example, for the normal load level of the 33, 69, 85 and 141 bus systems, active power losses were reduced by up to 52.71%, 69.8%, 45.89% and 64.9%, respectively, with the voltage profile within regulatory limits. The objectives values reached with the proposed DG insertion were also compared to the values obtained in other projects, and it was observed that the combination of the two techniques used in this work presented higher performance.