Otimização de Estoques de Transformadores em Sistemas de Potência via Simulação Monte Carlo Cronológica e Técnicas Metaheurísticas.

Abstract

O planejamento adequado de uma subestação de energia elétrica deve prever a utilização de transformadores reservas, pois a falha de um desses equipamentos poderá causar a interrupção de muitos consumidores. Frequentemente, as subestações são projetadas com transformadores operando em paralelo, de forma que a carga-pico possa ser suprida mesmo que um transfor-mador do grupo esteja avariado. Embora este critério represente uma solução segura, possui um alto custo de implantação. Portanto, o dimensionamento de estoques deve ser feito de forma cuidadosa, visto que um grande número de transformadores reservas pode aumentar os custos de investimento da distribuidora, enquanto um número insuficiente pode prejudicar a confiabilidade do sistema e provocar um aumento dos custos de operação. Em ambos os ca-sos, tais desequilíbrios irão impactar as tarifas e os consumidores. Esta tese apresenta uma nova metodologia a qual emprega otimização estocástica, baseada em técnicas metaheurísticas e simulação Monte Carlo cronológica, para determinar o dimensio-namento ótimo da reserva técnica de transformadores em subestações de distribuição de ener-gia elétrica. Este objetivo é alcançado a partir da definição do momento e da quantidade ade-quada de equipamentos a serem adicionados ao estoque, de modo a minimizar os custos de investimento e operação, mantendo os índices de confiabilidade dentro de limites aceitáveis. A ferramenta desenvolvida permite considerar as incertezas relacionadas às falhas dos equi-pamentos, bem como as diferentes idades (tempos de vida restantes) dos mesmos. O método é ainda capaz de modelar eventos como crescimento de carga, expansão do parque de transfor-mação e ampliação do estoque de reservas ao longo do período definido pelo planejador. Por fim, o algoritmo efetua o cálculo dos índices de confiabilidade, além do valor presente dos custos de investimento e operação. A metodologia proposta é aplicada a um grupo de transformadores da classe 138-13,8 kV, 25 MVA, para determinar o dimensionamento ótimo do estoque em um período de dez anos. Os resultados obtidos demonstram a capacidade da metodologia de encontrar as melhores solu-ções factíveis do ponto de vista técnico e econômico.