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MILP-based optimization models for UFLS feeder selection

O. Arenas, M. Rajabdorri, L. Sigrist, E. Lobato, L. Rouco, V. Sordo, J. Gutiérrez, A. Santamaría

Sustainable Energy, Grids and Networks Vol. 47, pp. 102407

Resumen:

This paper addresses the problem of feeder selection in conventional under-frequency Load-Shedding (UFLS) schemes, which remain the predominant choice in large power systems due to their simplicity. These schemes rely on local under-frequency relays to disconnect feeders when predefined frequency thresholds are reached. However, the increasing integration of distributed generation (DG) and changing consumption patterns complicate the feeder selection process, leading to higher deviations from the designed load-shedding targets. Moreover, feeder selection modeling for UFLS schemes remains underdeveloped in the literature. To address these challenges, three different mixed-integer linear programming (MILP) models are proposed for feeder selection across all frequency steps. In addition, a time series aggregation (TSA)-based approach is introduced to reduce computational complexity while preserving the quality of the results. The proposed models are evaluated and compared in terms of result quality and computational performance using the key performance indicators (KPIs) introduced in this work.


Resumen divulgativo:

Este artículo propone tres modelos de optimización MILP y un método de agregación temporal para la selección de alimentadores en esquema UFLS. Aborda los retos de la generación distribuida y variabilidad del consumo, evaluando el rendimiento y calidad de resultados con nuevos indicadores.


Palabras Clave: Feeder selection and allocation; Under-frequency load shedding; Optimization techniques; Distributed generation


Índice de impacto JCR-JIF y cuartil WoS: 5,700 - Q1 (2025)

Referencia DOI: DOI icon https://doi.org/10.1016/j.segan.2026.102407

Publicado en papel: Septiembre 2026.

Publicado on-line: Julio 2026.



Cita:
O. Arenas, M. Rajabdorri, L. Sigrist, E. Lobato, L. Rouco, V. Sordo, J. Gutiérrez, A. Santamaría, "MILP-based optimization models for UFLS feeder selection", Sustainable Energy, Grids and Networks, Vol. 47, pp. 102407, Septiembre 2026. [Online: Julio 2026] doi: 10.1016/j.segan.2026.102407

    Líneas de investigación:
  • Integración de energía renovable
  • Planificación y operación de redes y de recursos energéticos distribuidos
  • Redes inteligentes
  • Estabilidad: Estabilidad de gran perturbación, ajuste de protecciones de deslastre de cargas por frecuencia, control de la excitación, estabilidad de pequeña perturbación, ajuste de estabilizadores del sistema de potencia, identificación de modelos de reguladores
  • Régimen permanente: Flujos de cargas, análisis de restricciones de operación, flujos de cargas óptimo, servicio complementario de control de tensiones, cortocircuitos, protecciones en redes de transporte y distribución, modelos térmicos de cables
    Grupos de investigación:
  • Instituto de Investigación Tecnológica (IIT)
    ODS:
  • Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante

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