REDUÇÃO DE PERDAS POR RECONFIGURAÇÕES EM REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA SOB VARIAÇÃO DAS DEMANDAS EDILSON A. BUENO E CHRISTIANO LYRA FILHO Departamento de Engenharia de Sistemas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, UNICAMP Av. Albert Einstein, 400. C. P.: 6101 – Cidade Universitária. 13083-970 - Campinas, SP, BRASIL edilson@densis.fee.unicamp.br, chrlyra@densis.fee.unicamp.br CELSO CAVELLUCCI THOTH Consultoria Rua Prof. Dr. Edgard Atra, 644, CEP 13105-666 - Campinas, SP, BRASIL thoth@mpc.com.br Resumo Este trabalho discute o problema de redução das perdas em redes de distribuição de energia elétrica, por reconfigura- ção. Formulações para demandas fixas e variáveis são apresentadas. As formulações considerando as variações de demandas con- templam a restrição de que a rede pode, ou não, ter sua configuração alterada ao longo de um período de planejamento. Procedi- mento computacional é detalhado, estendendo os métodos atuais para tratar o problema onde demandas variáveis são atendidas por configuração de rede fixa. Estudo de caso mostra os resultados obtidos pela aplicação da metodologia desenvolvida. Abstract This work presents a contribution to the loss reduction problem in electric energy distribution systems, by reconfigu- ration. Fixed and variable demand formulations are presented. Computational procedures are detailed, extending the current methods to solve the problem to the situation where variable demands are supplied with fixed network configuration. A case study illustrates the proposed methodology. Keywords loss minimization, combinatorial optimization, heuristics, power systems, distribution networks. 1 Introdução No sistema elétrico, incluindo a geração, transmissão e distribuição, a dissipação de energia ocorre conti- nuamente. Essa perda é devido à resistência elétrica inerente às linhas de transmissão e aos equipamentos instalados. No Brasil, as perdas são estimadas em 15 % da energia total produzida no sistema elétrico, chegando a atingir níveis acima de 8 % no sistema de distribuição (Cavellucci, 1999). As perdas técnicas são proporcionais a demanda de energia requisitada pelas cargas instaladas na rede. Essas cargas experimentam variações na sua intensidade ao longo do tempo, em função das carac- terísticas e hábitos do consumo de energia. Eliminar totalmente as perdas nas redes de distribuição de energia elétrica é praticamente impossível. Porém, utilizando estratégias adequadas pode-se reduzi-las aumentando a energia disponível no sistema. As reduções das perdas técnicas podem ser al- cançadas por três estratégias distintas: substituição das linhas e equipamentos, usando-se materiais de menores resistências (Cipoli et al., 2002) ou modifi- cando-se níveis de tensão; alterando-se as cargas, através de iniciativas de atuação nas demandas ou instalação de capacitores (Vizcaino, 2003) e pela reconfiguração de redes (Lyra et al., 2002), estraté- gia considerada neste artigo. No estado normal, o sistema de distribuição é operado numa configuração radial, ou seja, não são permitidos anéis (ciclos) na rede. A configuração da rede é definida pelos estados das chaves (abertas ou fechadas). Portanto, reconfigurar a rede de distribui- ção para reduzir suas perdas técnicas consiste em alterar os estados usuais das chaves instaladas na rede. As chaves são as variáveis de decisão de um problema de árvore geradora de custo mínimo, com os custos variáveis nos arcos. Pode-se mostrar que o número de configurações possíveis em uma rede de distribuição está associado ao número de combina- ções de estados das chaves, fator que cresce expo- nencialmente com a quantidade de chaves existentes na rede. O uso de procedimentos computacionais para tratar o problema de redução das perdas por reconfi- gurações foi visualizado inicialmente pelos enge- nheiros franceses Merlin e Back, em 1975. Esses autores apresentaram duas alternativas para aborda- gem do problema. A primeira, aproximada e mais eficiente do ponto de vista computacional, usa a distribuição ótima dos fluxos de potência em redes com ciclos para construir progressivamente uma solução radial; a segunda, aplicável apenas em redes de pequeno porte, encontra uma configuração de mínimas perdas através do método branch-and- bound (Winston, 1994). Dentre as muitas abordagens existentes para o problema, relacionadas em Lyra Filho e co-autores (2000), os melhores resultados foram obtidos usando métodos aproximados. Entre estes, destacam-se os métodos de Abertura Seqüencial de Chaves (Shir- mohammadi and Hong, 1989) e o de Troca de Ra- mos (Civanlar et al, 1988).