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Planificación de Sistemas de Distribución por Medio de Técnicas Evolutivas

Jiménez Estévez, Guillermo Andrés
Vargas Díaz, Luis
Van de Wyngard, Hugh Rudnick
Palma Behnke, Rodrigo
Estévez Valencia, Pablo
Cañizares, Claudio

2010

  • Datos de edición CyberDocs
  • Tipo de Documento Libro
  • Materia Modelos matemáticos; energía eléctrica; distribución de energía eléctrica; redes eléctricas
  • Descripción
    La planificación de Sistemas de Distribución (SD) consiste en el proceso de toma de decisiones asociado a la expansión o diseño de la red de distribución. El planificador debe decidir sobre los equipos y elementos a instalar, su ubicación y fecha de puesta en servicio, garantizando suministro a los usuarios con los niveles de confiabilidad y de tensión definidos en el marco normativo. La planificación debe minimizar las inversiones asoc ...
    La planificación de Sistemas de Distribución (SD) consiste en el proceso de toma de decisiones asociado a la expansión o diseño de la red de distribución. El planificador debe decidir sobre los equipos y elementos a instalar, su ubicación y fecha de puesta en servicio, garantizando suministro a los usuarios con los niveles de confiabilidad y de tensión definidos en el marco normativo. La planificación debe minimizar las inversiones asociadas a las decisiones tomadas, así como la reducción de las pérdidas del sistema, lo que permite su formulación como un problema de optimización, del tipo NP completo. En este contexto, se distingue entre una planificación a partir de un sistema existente (expansión) de aquella que diseña el sistema desde cero (greenfield planning, GP). La relevancia de este último enfoque radica en su aplicación tarifaria, en el que se diseña una empresa modelo para establecer los costos que pueden traspasar las empresas distribuidoras en sus tarifas a clientes finales. Desarrollos anteriores han migrado de propuestas de programación matemática hacia técnicas heurísticas debido al aumento de la dimensión del problema y a restricciones particulares del mismo: trazados urbanos y rutas compartidas.En esta tesis se presenta una nueva metodología para la solución del problema de GP que consiste en una división en áreas de servicio por alimentador. Esto se logra al aplicar alternativamente dos algoritmos de agrupamiento, polígonos de Voronoi y K - means, lo que permite cumplir con restricciones operativas de máxima corriente por alimentador y múltiple salida de alimentadores desde la S/E. Una vez definidas las áreas por alimentador, la configuración final de los mismos es determinada por un Algoritmo Genético (AG) basado en generación de árboles de cobertura. Así, cada individuo es un árbol de cobertura definido para el área de servicio del alimentador respectivo. Los operadores de recombinación consisten en la selección aleatoria de árboles de cobertura construidos a partir de los grafos obtenidos de la unión de los árboles de los padres. Dos etapas siguientes se formulan de manera desacoplada: ubicación y dimensionamiento de condensadores y evaluación de confiabilidad. Para los condensadores, se aplica una regla experta para establecer su ubicación factible y dado un conjunto de tamaños posibles se aplica un AG a cada alimentador buscando mejorar la regulación de tensión. La confiabilidad del sistema se trata al proponer respaldos entre alimentadores; dichos respaldos son determinados al cuantificarse las inversiones y la energía no suministrada para un conjunto de condiciones de falla previamente definido. La solución que presente un menor costo es adoptada.Se presentan resultados para un sistema teórico de 402 nodos en los que no se observa una diferencia significativa en los sistemas obtenidos mediante las dos alternativas propuestas. Para este caso se valida numéricamente cada subetapa y la extensión de la metodología a problemas de expansión puros. Además, se presenta una aplicación a un problema real de 4000 nodos en el que los polígonos de Voronoi no pueden recoger de manera adecuada las restricciones geográficas del problema, impidiendo su aplicación directa a casos de esta índole. Sin embargo, K - means se presenta como una alternativa potencial de desarrollo que permite determinar soluciones a problemas reales con tiempos ejecución en torno a 2 horas en una plataforma de simulación basada en un computador personal. De esta forma se presenta una solución a un problema real, la que anteriormente estaba limitada a modelos que no consideran restricciones operativas del SD. Se verifica la aplicabilidad del esquema propuesto a estudios tarifarios. Como trabajo futuro se identifica mejorar el agrupamiento de K - means aplicando otros criterios de clasificación, el desarrollo pseudo - dinámico del problema, el efecto de la vida útil de los componentes y el perfeccionamiento del control de tensión y desarrollo de aspectos de confiabilidad.
  • Identificador 10487