Multiobjective metaheuristics for service restoration in electric power distribution networks

Resumo: Depois da regulamentação do setor elétrico brasileiro, a qualidade no fornecimento de energia ganhou maior importância por parte das concessionárias. Neste contexto, o problema de restauração do serviço tem particular relevância pela relação com a freqüência e duração das interrupções no fornecimento: através de alterações na configuração original da rede, busca-se reduzir a carga não atendida sem deixar de observar as restrições de capacidade dos alimentadores, de queda de tensão nas barras de carga e de radialidade da rede. Considerando o caráter temporário destas manobras, torna-se desejável reduzir o grau de intervenção de modo a facilitar a restauração da configuração original. Nesta tese é considerado o problema multiobjetivo de restauração do serviço que compreende a minimização da carga sem fornecimento e do número de chaves manipuladas. Depois da definição matemática do problema, da revisão da literatura especializada e da descrição de um "framework" para problemas relacionados, são descritas duas heurísticas, uma construtiva e outra de melhoramento. A seguir, apresentam-se duas metaheurísticas para o problema, uma Busca Tabu e um Algoritmo Evolutivo, ambas baseadas em otimização de Pareto. Por fim, por meio de estudos práticos com sistemas de distribuição brasileiros, avalia-se experimentalmente a aplicabilidade das abordagens propostasAbstract: After the Brazilian electric power market regulation, quality of service became a crucial concern of utilities. In fact, the service restoration has a particular importance since it is closely related to frequency and duration of service interruption: through network reconfigurations, one aims to reduce the non supplied load while respecting constraints like feeder and voltage limits as well as the maintenance of a radial structure. Considering that this emergency state is transitory existing only until the fault is eliminated, it is convenient to reduce the number of switching operations in order to make the return back to the original configuration easy. This work considers the multiobjective service restoration to minimize both the load not supplied and the number of switching operations. After defining the mathematical formulation proposed and presenting the bibliographical survey with the description of a new framework to related problems, two new heuristics are presented, one for constructive search and another one for neighborhood search. Next, two metaheuristics especially developed for the referred problem are described, both based on Pareto optimization. Finally, the effectiveness of these proposed methods are proved in a set of five systems, three of them referring to actual Brazilian system