Reconfiguración de redes eléctricas de media tensión basada en el algoritmo de Prim

Reconfiguration of medium voltage networks based on prim’s algorithm

En este trabajo se presenta un nuevo algoritmo que permite reconfigurar un sistema de distribución (SD) de energía eléctrica minimizando la energía no suministrada (ENS). El SD se modela utilizando teoría de grafos, mientras que laENS se formula recursivamente y se parametriza en términos de los índices de confiabilidad del SD. Empleando esta modelación se transforma el problema de optimización en el problema de encontrar el árbol de mínima expansión (AME) a partir del grafo que modela al SD, donde la métrica de distancia utilizada corresponde a la ENS a cada nodo del SD. Para encontrar de manera eficiente el AME se utiliza el algoritmo de Prim, ya que pertenece a la clase de algoritmos voraces en el cálculo del AME. Adicionalmente, se propone un algoritmo que realiza una revisión del AME obtenido analizando las topologías que fueron descartadas aleatoriamente durante el proceso de decisión. El desempeño del algoritmo de optimización se evalúa en sistemas de pruebas y en dos sistemas eléctricos reales.

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de suministro eléctrico son los encargados de generar, transmitir y distribuir la energía eléctrica desde los centros de generación a los consumidores finales, por lo tanto, cualquier falla en una de sus etapas genera pérdidas importantes tanto para las empresas del rubro como para los clientes.

Hoy en día la calidad del servicio eléctrico de los sistemas de distribución (SD) de media tensión (MT) están siendo fiscalizado de manera más rigurosa gracias a una nueva ley de calidad de suministro eléctrico [1]. Una falla en un SD modifica severamente los índices de calidad de la empresa distribuidora, generando con ello importantes pérdidas económicas. Encontrar la red de MT que opere en forma radial usando los elementos más confiables hará que disminuya su probabilidad de falla, lo que implica mejores índices de calidad para el SD. Es importante notar que la complejidad asociada a la búsqueda de dicha red no es menor, puesto que normalmente una red de distribución (RD) conecta cientos de cargas, lo que hace que un análisis combinatorio no sea viable. Además, el problema presenta restricciones adicionales: la RD en su operación no puede ser enmallada; todos los clientes deben permanecer conectados al sistema; las capacidades de las fuentes y de los conductores no deben ser sobrepasadas; y las tensiones de los nodos deben satisfacer los rangos de regulación de tensión establecidos por la legislación vigente.

La reconfiguración es el proceso de transformación de la topología de una RD de forma tal de obtener una configuración óptima que considere tanto la continuidad del servicio a los clientes como la reducción de posibles pérdidas económicas por parte de la empresa distribuidora.