Identificación de parámetros de líneas de transmisión usando estimación de estado

State Estimation-based Transmission line parameter identification

Este artículo presenta dos algoritmos, basados en estimación de estado, para la identificación de parámetros de líneas de transmisión. Las técnicas utilizadas se fundamentan en la inclusión de los parámetros de las líneas en el vector de estado y la solución del estimador de estado por mínimos cuadrados ponderados. En ambos casos se construyeron sistemas de potencia ficticios que se componen de copias de la misma línea de transmisión para diferentes instantes de tiempo. Uno de los algoritmos usó mediciones de magnitud de voltaje y potencia activa y reactiva, mientras que el otro implementó mediciones fasoriales sincronizadas de voltaje y corriente. Los algoritmos fueron evaluados utilizando mediciones simuladas en el sistema de 30 nodos de IEEE. Ambas soluciones identificaron la totalidad de los parámetros de las líneas con errores menores del 1%.

Introducción

Los sistemas de potencia eléctrica operan con la ayuda de herramientas de supervisión y control (SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition System), conjunto de medidores y algoritmos que permite un funcionamiento seguro y económico del sistema. Uno de los componentes fundamentales del sistema de supervisión es el estimador de estado SE (State Estimator). El estimador de estado calcula las magnitudes y las fases de los voltajes en los nodos del sistema a partir de un conjunto redundante de mediciones, que incluyen voltajes nodales y flujos de potencia. Los estimadores de mínimos cuadrados ponderados fueron los primeros en proponerse a principios de los setenta y son los más usados actualmente (Abur y Celik, 1995; Alsac et ál., 1998; Meliopoulos et ál., 2001).

A partir de ese momento un gran esfuerzo investigativo se ha enfocado en solucionar los problemas inherentes al proceso de estimación, como la detección y  eliminación  de errores sistemáticos, el aumento en la velocidad de procesamiento el uso de con diciones del sistema para aumentar la confiabilidad de los resultados, entre otros, Abur y Celik, 1991; Abur y Celik, 1995; Aschmoneit et ál., 1997; Korres, 2002; Kotiuga y Vidyasagar, 1982; Singhand et ál., 1997; Singh y Alvarado, 1994; Zhang et ál., 1992. No obstante, un problema básico para cualquier tipo de estimador es la necesidad de fijar valores para los parámetros del modelo π de la red de potencia. Con el fin de solucionar las ecuaciones del estimador se deben suponer valores exactos de estos parámetros para cada una de las líneas que componen el sistema de potencia. En la realidad esta condición muy difícilmente se cumple (Al-Othman y Irving, 2005; Van-Cutsem y  Quintana, 1988; Kusic y Garrison, 2004; Meliopoulos et ál., 2001; Zarco y Exposito, 2000).

La estimación de parámetros es el proceso mediante el cual uno o varios parámetros de la red de los cuales se sospecha sobre su precisión se valoran a partir de otras mediciones.