Metodología para la solución del problema de flujos de carga en sistemas de distribución de energía eléctrica
El análisis de flujos de carga es una herramienta indispensable en el estudio de los sistemas eléctricos de distribución. Cuenta con una gran cantidad de aplicaciones tanto en la planificación de la expansión del sistema como en la operación de una red eléctrica. Por esta razón cualquier mejora e...
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| Other Authors: | |
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| Published: |
Universidad de Cuenca
2020
|
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| author | Valladarez Briones, Andrés Mauricio |
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sistemas eléctricos de distribución. Cuenta con una gran cantidad de aplicaciones
tanto en la planificación de la expansión del sistema como en la operación de una
red eléctrica. Por esta razón cualquier mejora en la formulación matemática como en
el desempeño computacional será de gran importancia para el análisis de los
sistemas eléctricos. Las empresas eléctricas de distribución utilizan software
comerciales que demandan un alto costo de adquisición que utilizan licencias
corporativas, sin embargo, éstas se basan en resultados obtenidos de métodos
iterativos los cuales no brindan soluciones exactas ya que se apoyan en cálculos de
aproximaciones para la solución de un problema.
El presente trabajo plantea implementar un modelo matemático basado en un
problema de optimización como una alternativa para la solución del problema de
flujos de carga monofásico en sistemas de distribución de energía eléctrica. La
metodología propuesta está fundamentada en un modelo matemático basado en un
problema de optimización convexa de segundo orden, la cual garantiza soluciones
óptimas globales. La metodología propuesta fue evaluada a través del sistema de
distribución de prueba de 4 barras del IEEE, además de cinco alimentadores reales
de la Empresa Eléctrica Regional Centro Sur: el 0101 con 189 nodos, el 0102 con
201 nodos, el 0103 con 101 nodos, el 0104 con 568 nodos y el 0421 con 341 nodos.
Los resultados obtenidos muestran un mejor desempeño y calidad de las soluciones
de la metodología propuesta frente a la herramienta comercial Cymdist. Además, se
observa que mientras mayor sea el valor de tolerancia que se asigne en los métodos
iterativos, menor será la calidad de la solución, inclusive, en algunos casos se
observa una falta de convergencia en los resultados; esto no sucede con el modelo
propuesto ya que al ser un modelo matemático basado en un problema de
optimización, no necesita un valor de tolerancia, lo cual garantiza un resultado óptimo
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| spelling | oai:dspace.ucuenca.edu.ec:123456789-350042020-11-09T08:00:47Z Metodología para la solución del problema de flujos de carga en sistemas de distribución de energía eléctrica Valladarez Briones, Andrés Mauricio López Quizhpi, Julio Cesar Ingeniería Eléctrica Sistemas eléctricos Red eléctrica Electricidad El análisis de flujos de carga es una herramienta indispensable en el estudio de los sistemas eléctricos de distribución. Cuenta con una gran cantidad de aplicaciones tanto en la planificación de la expansión del sistema como en la operación de una red eléctrica. Por esta razón cualquier mejora en la formulación matemática como en el desempeño computacional será de gran importancia para el análisis de los sistemas eléctricos. Las empresas eléctricas de distribución utilizan software comerciales que demandan un alto costo de adquisición que utilizan licencias corporativas, sin embargo, éstas se basan en resultados obtenidos de métodos iterativos los cuales no brindan soluciones exactas ya que se apoyan en cálculos de aproximaciones para la solución de un problema. El presente trabajo plantea implementar un modelo matemático basado en un problema de optimización como una alternativa para la solución del problema de flujos de carga monofásico en sistemas de distribución de energía eléctrica. La metodología propuesta está fundamentada en un modelo matemático basado en un problema de optimización convexa de segundo orden, la cual garantiza soluciones óptimas globales. La metodología propuesta fue evaluada a través del sistema de distribución de prueba de 4 barras del IEEE, además de cinco alimentadores reales de la Empresa Eléctrica Regional Centro Sur: el 0101 con 189 nodos, el 0102 con 201 nodos, el 0103 con 101 nodos, el 0104 con 568 nodos y el 0421 con 341 nodos. Los resultados obtenidos muestran un mejor desempeño y calidad de las soluciones de la metodología propuesta frente a la herramienta comercial Cymdist. Además, se observa que mientras mayor sea el valor de tolerancia que se asigne en los métodos iterativos, menor será la calidad de la solución, inclusive, en algunos casos se observa una falta de convergencia en los resultados; esto no sucede con el modelo propuesto ya que al ser un modelo matemático basado en un problema de optimización, no necesita un valor de tolerancia, lo cual garantiza un resultado óptimo global. Load flow analysis is an indispensable tool in the study of electrical distribution systems. It has a large number of applications both in planning the expansion of the system and in the operation of an electrical network. For this reason, any improvement in mathematical formulation and computational performance will be of great importance for the analysis of electrical systems. Nowadays, electrical distribution companies use commercial software that demand a high acquisition cost that use corporate licenses and that, despite having a good graphical environment, these are based on results of iterative methods which do not provide quality solutions since they are based on approximation calculations for solving a problem. This article proposes to implement a mathematical model based on an optimization problem as an alternative to solve the single-phase load flow problem in electrical energy distribution systems. The proposed methodology is based on a mathematical model based on a second-order convex optimization problem, which guarantees optimal global solutions. The proposed methodology was tested through the IEEE's 4-bar test distribution system, in addition to five real three-phase feeders from Electric Company Regional Centro Sur: 0101 with 189 nodes, 0102 with 201 nodes, 0103 with 101 nodes, 0104 with 568 nodes and 0421 with 341 nodes. To show the efficiency of the proposed methodology, the results were compared with the iterative methods offered by the commercial Cymdist tool. The results obtained show a better performance and quality of the solutions of the proposed methodology compared to the commercial Cymdist tool. In addition, it is noted that the higher the tolerance value assigned in the iterative methods, the lower the quality of the solution, even, in some cases, a lack of convergence in the results it is noted; this does not happen with the proposed model since being a mathematical model based on an optimization problem, it does not need a tolerance value, which guarantees an optimal global result. Magíster en Electricidad mención Redes Eléctricas Inteligentes Cuenca 2020-11-06T15:05:33Z 2020-11-06T15:05:33Z 2020-11-06 masterThesis http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/35004 spa TM4;1754 Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ openAccess application/pdf application/pdf Universidad de Cuenca |
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