sensíveis têm requerido elevados níveis de confiabilidade dos sistemas de distribuição de energia. Em meio a este cenário, a proliferação de geradores distribuídos conectados próximos às cargas evidencia o surgimento de um novo paradigma na produção e utilização da energia elétrica. No entanto, muitos problemas decorrem do fato de que os sistemas de distribuição não foram projetados para incorporar unidades geradoras de energia. A estratégia completa de controle e proteção é definida sob o pressuposto do fluxo unidirecional de potência nos alimentadores. Um dos conflitos mais imediatos que surgem com a penetração da geração distribuída é relacionado ao sistema de proteção, resultado da alteração na magnitude das correntes de falta. Algumas consequências são a perda da sensibilidade e da coordenação da proteção. Se contornados estes problemas, a geração distribuída tem potencial para exercer impacto positivo sobre a confiabilidade, em especial no suporte ao restabelecimento da carga em situações de contingência. Tendo em vista estes fatores, a metodologia proposta adota uma perspectiva multicriterial para otimizar o desempenho dos sistemas de distribuição na presença da geração distribuída. Os indicadores SAIDI, SAIFI e MAIFI são formulados como modelos de otimização que possibilitam a adequação do sistema de proteção às condições operacionais impostas pela geração distribuída. Dentre os aspectos considerados incluem-se a alocação, a seletividade e a coordenação dos dispositivos de proteção. A alocação de chaves de manobras para reconfiguração do alimentador é a estratégia adotada para maximizar o efeito positivo da geração distribuída sobre a confiabilidade. As soluções dos modelos definem os locais de instalação dos dispositivos de proteção e manobras, e os ajustes dos religadores de forma independente para as unidades de fase e terra. A minimização simultânea dos indicadores é formulada como um problema de Programação Linear Inteira Mista por Metas, visando o balanço ótimo entre a redução das interrupções momentâneas e sustentadas nos sistemas de distribuição. Os modelos analíticos dos indicadores são solucionados utilizando um pacote de otimização de uso geral, baseado no método de Branch-and-Bound. A metodologia é avaliada a partir de um estudo de caso, considerando níveis crescentes de penetração da geração distribuída em um alimentador de distribuição real. Os modelos matemáticos são aplicados em cenários distintos de operação do sistema, associados à diferentes restrições econômicas. Os resultados possibilitam a avaliação do impacto da geração distribuída no restabelecimento e na proteção do sistema de forma independente. / The increasing automation of industrial processes and the sensitivity of electronic loads have required high levels of power distribution system’s reliability. In this scenario, the widespread use of distributed generators connected near the loads shows the emergence of a new paradigm in electric energy production and application. However, many problems arise from the fact that the distribution systems were not designed to deal with power generating units. The complete control and protection strategy is defined under the assumption of radial power flow. One of the most immediate conflicts that arise with the penetration of distributed generation is related to the protection system, a result of the change in fault currents magnitude. Some consequences are loss of protection coordination and sensitivity. By addressing these problems, distributed generation has the potential to have a positive impact on distribution reliability, especially in supporting load restoration during system’s contingencies. Considering these factors, the proposed methodology uses a multi-criteria approach to optimize the overall performance of distribution systems in the presence of distributed generation. The reliability indices SAIDI, SAIFI and MAIFI are formulated as optimization models that allow adequacy of the protection system in relation to the operating conditions imposed by distributed generation. The aspects considered include the allocation, selectivity and coordination of protective devices. The allocation of sectionalizing switches for feeder restoration is the strategy to maximize the positive impact of distributed generation on the system reliability. The model solutions provide the protective devices and switches locations, as well as reclosers’ settings for phase and ground units, independently. Reliability indices minimization is formulated as a Mixed Integer Linear Goal Programming problem, in order to establish the optimal trade-off between reducing momentary and sustained interruptions in distribution systems. The analytical models are solved using a general-use optimization package based on the Branch-and-Bound method. The methodology is evaluated through a case study considering increasing levels of distributed generation penetration on a real distribution feeder. The proposed mathematical models are applied in different scenarios of system operation and under different economic constraints. The results allow the evaluation of the impact of distributed generation on restoration and protection of the test system.

sensíveis têm requerido elevados níveis de confiabilidade dos sistemas de distribuição de energia. Em meio a este cenário, a proliferação de geradores distribuídos conectados próximos às cargas evidencia o surgimento de um novo paradigma na produção e utilização da energia elétrica. No entanto, muitos problemas decorrem do fato de que os sistemas de distribuição não foram projetados para incorporar unidades geradoras de energia. A estratégia completa de controle e proteção é definida sob o pressuposto do fluxo unidirecional de potência nos alimentadores. Um dos conflitos mais imediatos que surgem com a penetração da geração distribuída é relacionado ao sistema de proteção, resultado da alteração na magnitude das correntes de falta. Algumas consequências são a perda da sensibilidade e da coordenação da proteção. Se contornados estes problemas, a geração distribuída tem potencial para exercer impacto positivo sobre a confiabilidade, em especial no suporte ao restabelecimento da carga em situações de contingência. Tendo em vista estes fatores, a metodologia proposta adota uma perspectiva multicriterial para otimizar o desempenho dos sistemas de distribuição na presença da geração distribuída. Os indicadores SAIDI, SAIFI e MAIFI são formulados como modelos de otimização que possibilitam a adequação do sistema de proteção às condições operacionais impostas pela geração distribuída. Dentre os aspectos considerados incluem-se a alocação, a seletividade e a coordenação dos dispositivos de proteção. A alocação de chaves de manobras para reconfiguração do alimentador é a estratégia adotada para maximizar o efeito positivo da geração distribuída sobre a confiabilidade. As soluções dos modelos definem os locais de instalação dos dispositivos de proteção e manobras, e os ajustes dos religadores de forma independente para as unidades de fase e terra. A minimização simultânea dos indicadores é formulada como um problema de Programação Linear Inteira Mista por Metas, visando o balanço ótimo entre a redução das interrupções momentâneas e sustentadas nos sistemas de distribuição. Os modelos analíticos dos indicadores são solucionados utilizando um pacote de otimização de uso geral, baseado no método de Branch-and-Bound. A metodologia é avaliada a partir de um estudo de caso, considerando níveis crescentes de penetração da geração distribuída em um alimentador de distribuição real. Os modelos matemáticos são aplicados em cenários distintos de operação do sistema, associados à diferentes restrições econômicas. Os resultados possibilitam a avaliação do impacto da geração distribuída no restabelecimento e na proteção do sistema de forma independente. / The increasing automation of industrial processes and the sensitivity of electronic loads have required high levels of power distribution system’s reliability. In this scenario, the widespread use of distributed generators connected near the loads shows the emergence of a new paradigm in electric energy production and application. However, many problems arise from the fact that the distribution systems were not designed to deal with power generating units. The complete control and protection strategy is defined under the assumption of radial power flow. One of the most immediate conflicts that arise with the penetration of distributed generation is related to the protection system, a result of the change in fault currents magnitude. Some consequences are loss of protection coordination and sensitivity. By addressing these problems, distributed generation has the potential to have a positive impact on distribution reliability, especially in supporting load restoration during system’s contingencies. Considering these factors, the proposed methodology uses a multi-criteria approach to optimize the overall performance of distribution systems in the presence of distributed generation. The reliability indices SAIDI, SAIFI and MAIFI are formulated as optimization models that allow adequacy of the protection system in relation to the operating conditions imposed by distributed generation. The aspects considered include the allocation, selectivity and coordination of protective devices. The allocation of sectionalizing switches for feeder restoration is the strategy to maximize the positive impact of distributed generation on the system reliability. The model solutions provide the protective devices and switches locations, as well as reclosers’ settings for phase and ground units, independently. Reliability indices minimization is formulated as a Mixed Integer Linear Goal Programming problem, in order to establish the optimal trade-off between reducing momentary and sustained interruptions in distribution systems. The analytical models are solved using a general-use optimization package based on the Branch-and-Bound method. The methodology is evaluated through a case study considering increasing levels of distributed generation penetration on a real distribution feeder. The proposed mathematical models are applied in different scenarios of system operation and under different economic constraints. The results allow the evaluation of the impact of distributed generation on restoration and protection of the test system.

sensíveis têm requerido elevados níveis de confiabilidade dos sistemas de distribuição de energia. Em meio a este cenário, a proliferação de geradores distribuídos conectados próximos às cargas evidencia o surgimento de um novo paradigma na produção e utilização da energia elétrica. No entanto, muitos problemas decorrem do fato de que os sistemas de distribuição não foram projetados para incorporar unidades geradoras de energia. A estratégia completa de controle e proteção é definida sob o pressuposto do fluxo unidirecional de potência nos alimentadores. Um dos conflitos mais imediatos que surgem com a penetração da geração distribuída é relacionado ao sistema de proteção, resultado da alteração na magnitude das correntes de falta. Algumas consequências são a perda da sensibilidade e da coordenação da proteção. Se contornados estes problemas, a geração distribuída tem potencial para exercer impacto positivo sobre a confiabilidade, em especial no suporte ao restabelecimento da carga em situações de contingência. Tendo em vista estes fatores, a metodologia proposta adota uma perspectiva multicriterial para otimizar o desempenho dos sistemas de distribuição na presença da geração distribuída. Os indicadores SAIDI, SAIFI e MAIFI são formulados como modelos de otimização que possibilitam a adequação do sistema de proteção às condições operacionais impostas pela geração distribuída. Dentre os aspectos considerados incluem-se a alocação, a seletividade e a coordenação dos dispositivos de proteção. A alocação de chaves de manobras para reconfiguração do alimentador é a estratégia adotada para maximizar o efeito positivo da geração distribuída sobre a confiabilidade. As soluções dos modelos definem os locais de instalação dos dispositivos de proteção e manobras, e os ajustes dos religadores de forma independente para as unidades de fase e terra. A minimização simultânea dos indicadores é formulada como um problema de Programação Linear Inteira Mista por Metas, visando o balanço ótimo entre a redução das interrupções momentâneas e sustentadas nos sistemas de distribuição. Os modelos analíticos dos indicadores são solucionados utilizando um pacote de otimização de uso geral, baseado no método de Branch-and-Bound. A metodologia é avaliada a partir de um estudo de caso, considerando níveis crescentes de penetração da geração distribuída em um alimentador de distribuição real. Os modelos matemáticos são aplicados em cenários distintos de operação do sistema, associados à diferentes restrições econômicas. Os resultados possibilitam a avaliação do impacto da geração distribuída no restabelecimento e na proteção do sistema de forma independente. / The increasing automation of industrial processes and the sensitivity of electronic loads have required high levels of power distribution system’s reliability. In this scenario, the widespread use of distributed generators connected near the loads shows the emergence of a new paradigm in electric energy production and application. However, many problems arise from the fact that the distribution systems were not designed to deal with power generating units. The complete control and protection strategy is defined under the assumption of radial power flow. One of the most immediate conflicts that arise with the penetration of distributed generation is related to the protection system, a result of the change in fault currents magnitude. Some consequences are loss of protection coordination and sensitivity. By addressing these problems, distributed generation has the potential to have a positive impact on distribution reliability, especially in supporting load restoration during system’s contingencies. Considering these factors, the proposed methodology uses a multi-criteria approach to optimize the overall performance of distribution systems in the presence of distributed generation. The reliability indices SAIDI, SAIFI and MAIFI are formulated as optimization models that allow adequacy of the protection system in relation to the operating conditions imposed by distributed generation. The aspects considered include the allocation, selectivity and coordination of protective devices. The allocation of sectionalizing switches for feeder restoration is the strategy to maximize the positive impact of distributed generation on the system reliability. The model solutions provide the protective devices and switches locations, as well as reclosers’ settings for phase and ground units, independently. Reliability indices minimization is formulated as a Mixed Integer Linear Goal Programming problem, in order to establish the optimal trade-off between reducing momentary and sustained interruptions in distribution systems. The analytical models are solved using a general-use optimization package based on the Branch-and-Bound method. The methodology is evaluated through a case study considering increasing levels of distributed generation penetration on a real distribution feeder. The proposed mathematical models are applied in different scenarios of system operation and under different economic constraints. The results allow the evaluation of the impact of distributed generation on restoration and protection of the test system.

This work aims to allocate, size and coordinate protective devices in electric power systems with directly coupled distributed generation and also to adequate protection systems to accommodate these sources. Currently, it is possible to observe distributed generation penetration growth in distribution systems, being encouraged by new laws and implementation costs reduction, the last one due to technological maturity. Dispersed generation brings several benefits in electric networks operation such as: reduction of technical losses, voltage profiles maintenance, increase in energy quality, etc. However, this rise in distributed generation penetration in traditional distribution systems also causes important issues that must be considered. Distribution systems candidate to receive distributed generation have their protection systems already sized and coordinated. Distributed generation contribution alters the devices sensibility, causing miscoordination and the need for new protection studies. These problems are separately treated by authors, however, they are connected. In this work, the objective is to determine protective devices allocation and develop a solution to accommodate distribution generation. Firstly, the allocation, sizing and coordination of protective device is carried out, aiming to reduce reliability indices. Else, it was developed a method to reduce recloser - fuse miscoordination in the presence of distributed generation. To solve the miscoordination problem, Fault Current Limiters are sized and placed. These are inert devices in normal operation, but insert a high impedance in series with a feeder in a short circuit situation, limiting distributed generation contribution for a fault. The protective devices allocation problem is treated using a multiobjective particle swarm algorithm, aiming to reduce reliability indices, which priority is defined by the weight associated with each index. With the optimal protective devices placement established, distributed generation penetration is considered. Then, fault current limiters allocation and sizing is carried out to the best solutions of the protective devices allocation problem. To determine fault current limiters placement, a multiobjective particle swarm algorithm is also applied, aiming to reduce current differences due to distributed generation penetration, maintaining fuse cutout selectivity and also minimize fault current limiter size. The proposed method was tested in two IEEE test systems, presenting quality solutions for protective devices placement and also in adequating these systems to receive distributed generation. / Este trabalho tem o intuito de alocar, dimensionar, coordenar e adequar o sistema de proteção em redes de distribuição de energia elétrica na presença de fontes de geração distribuída (GD) diretamente acopladas à rede. Atualmente, é possível observar o crescimento na inserção de fontes de GD em sistemas de distribuição, sendo isso incentivado por novas legislações e pela redução no custo de implantação dessas fontes, devido à crescente maturidade tecnológica alcançada. A geração dispersa de energia traz diversos benefícios na operação da rede elétrica, podendo-se citar a redução de perdas técnicas, manutenção de perfis de tensão, aumento da qualidade de energia, entre outros. Porém, esse incremento na penetração da GD nas redes elétricas tradicionais também traz problemas que devem ser considerados. Um sistema de distribuição passível à inserção de fontes de GD, possuí dispositivos de proteção já alocados e sua coordenação determinada. A contribuição das fontes de GD para a corrente de falta altera a sensibilidade desses dispositivos, provocando diversas descoordenações e a necessidade de novos estudos de proteção. Esses problemas são tratados separadamente por pesquisadores, porém, são relacionados. Neste trabalho, buscou-se realizar a alocação de dispositivos de proteção e desenvolver uma solução para acomodar as fontes de GD. Primeiramente, é realizada a alocação, dimensionamento e coordenação dos dispositivos de proteção, visando a redução dos indicadores de continuidade responsáveis por avaliar quantitativamente a qualidade do serviço de energia elétrica. Aliado à isto, foi desenvolvido um método para reduzir a descoordenação entre dispositivos religadores e elos fusíveis na presença de GD. Para isso, foi considerada a instalação de Limitadores de Corrente de Falta (LCF), que são dispositivos que não causam interferência no sistema quando em funcionamento normal, porém, na ocorrência de um curto-circuito, inserem uma impedância considerável, limitando assim a contribuição da GD para a corrente de falta. O problema de alocação de dispositivos de proteção foi tratado utilizando algoritmo de enxame de partículas multiobjetivo, visando minimizar os indicadores de continuidade com sua prioridade definida pelo peso que cada um desses recebe do operador na função objetivo. Com as soluções obtidas, é considerada a inserção de fontes de GD no sistema. Então a alocação e dimensionamento de LCF é realizada para as melhores soluções obtidas de alocação de dispositivos de proteção. Para determinar essa alocação, o algoritmo de enxame de partículas multiobjetivo também foi utilizado, com o intuito de reduzir a diferença entre as correntes de falta com e sem GD, garantindo a seletividade entre elos fusíveis e a coordenação religador – elo fusível, bem como reduzir a dimensão do LCF (minimização do custo). Complementando o método, a filosofia operacional dos religadores é verificada, buscando evitar a contribuição da GD para faltas durante a operação rápida deste. O método proposto foi testado em dois sistemas IEEE, apresentando soluções de qualidade tanto na alocação dos dispositivos de proteção quanto na eficiência operacional do sistema de proteção em redes de distribuição com geração distribuída.