Evaluación del clasificador basado en los k vecinos más cercanos para la localización de la zona en falla en los sistemas de potencia

Evaluating a k-nearest neighbours-based classifier for locating faulty areas in power systems

En este artículo se presenta una estrategia de identificación del tipo de falla y localización de la misma, en un sistema de distribución de energía eléctrica. La estrategia se basa en una técnica muy sencilla, conocida como los k vecinos más cercanos, la cual simplemente estima una distancia entre las características que describen el dato a clasificar y los datos presentados en la e-tapa de entrenamiento del algoritmo. Cuando un nuevo dato se presenta al algoritmo propuesto, se clasifica con el mismo tipo del ejemplo que se determine como el más cercano. Para la asignación de la zona ante una falla en el sistema de potencia, se presenta en este documento una caracterización de las señales de tensión y de corriente, medidas en la cabecera del circuito, que sirven de entrada al algoritmo. Como salida se tiene la zona donde se localiza la falla. La estrategia de clasificación se probó en un sistema de distribución real y como resultado se obtuvieron promedios de 93% como índice de confianza en el localizador, lo que muestra el alto desempeño de la aplicación propuesta. Los resultados de la investigación señalan cómo utilizando características obtenidas del fundamental de tensión y corriente se puede localizar la zona en falla con alto desempeño, contribuyendo así a localizar rápidamente la falla, brindar atención oportuna y como consecuencia mejorar los índices de continuidad del suministro de energía eléctrica en los sistemas de distribución.

Introducción

El problema de la localización de fallas en sistemas eléctricos ha tomado gran importancia debido fundamentalmente a dos aspectos. El primero está asociado al crecimiento de los sistemas de potencia, tanto el número de líneas en operación como su longitud total (Mora, 2006). El segundo está fundamentalmente asociado a   la gran cantidad de fallas que se presentan en las líneas y a la disminución de los índices asociados a la continuidad del sistema, reglamentados por los entes reguladores (Bollen, 2000; CREG, 1998-2002).

El tema de investigación asociado a la localización de la falla se fundamenta en el hecho de que la restauración de fallas permanentes se puede acelerar si se conoce el sitio donde estas ocurren. Para el caso de fallas transitorias, con un localizador de fallas se identifican las partes débiles en el sistema de potencia y con mantenimiento preventivo se evitan fallas futuras. La localización de fallas es un problema complejo en los sistemas eléctricos, especialmente en el caso de redes de distribución, por la naturaleza alta mente ramificada del sistema, gran número de cargas trifásicas y monofásicas intermedias, diversos calibres de conductor,  medidas en un terminal de la línea, entre otros (Mora et al., 2007, pp. 1715–1721).