Modelo para planejamento da expansão de sistemas de distribuição considerando confiabilidade

Este trabalho apresenta um modelo de otimização para o problema do planejamento da expansão de sistemas de distribuição considerando confiabilidade. A adição de novos ramos e o recondutoramento dos ramos existentes são as alternativas de investimento presentes no plano de expansão. Além disso, o modelo de otimização avalia as perdas de energia nos alimentadores, as violações dos limites de tensão nodal e a confiabilidade para encontrar o melhor plano de expansão dos sistemas de distribuição. A confiabilidade é obtida por meio dos principais indicadores, isto é, da energia não fornecida, do índice de frequência de interrupção média do sistema e do índice de duração média da interrupção do sistema. A função objetivo do modelo de otimização é formada por três componentes: custos de investimento, custos de operação, e custos de confiabilidade. Neste trabalho, o ponto de operação em regime permanente dos sistemas de distribuição é calculado por meio de um modelo linearizado. Além disso, o modelo de otimização proposto utiliza função objetivo linear, restrições lineares e variáveis contínuas e inteiras, podendo ser representado como um problema de programação linear inteira mista (PLIM). O modelo de otimização foi descrito na linguagem de programação OPL e resolvido através do solver CPLEX. Para demonstrar a aplicabilidade do modelo de otimização, quatro casos que contemplam diferentes funções objetivos foram implementados em dois sistemas de distribuição: um de 10 nós e outro de 54 nós. Os resultados numéricos evidenciam a relevância da consideração da confiabilidade no planejamento da expansão de sistemas de distribuição.This work presents an optimization model for the expansion planning problem of distribution systems considering reliability. The addition of new branches and the reconductoring of existing branches are the investment alternatives in the expansion plan. In addition, the optimization model evaluates energy losses of the feeders, nodal voltage limit violations and reliability to find the best expansion plan of the distribution system. Reliability is obtained by means of the main indexes, i.e. energy not supplied (ENS), system average interruption frequency index (SAIFI), and system average interruption duration index (SAIDI). The objective function of the optimization model is composed of three components: investment costs, operating costs, and reliability costs. In this work, the steady state operating point of the distribution systems are calculated using a linearized model. In addition, the proposed optimization model uses a linear objective function, linear constraints, and continuous and integer variables, and it is represented as a mixedinteger linear programming (MILP) problem. The optimization model is described in the OPL programming language and solved using the CPLEX solver. In order to demonstrate the applicability of the optimization model, four cases contemplating different objective functions were implemented in two distribution systems: a 10-node system and a 54- node system. The numerical results demonstrate the relevance of considering reliability in expansion planning of distribution systems