Restauración de servicio multiobjetivo en redes de distribución utilizando NSGA-II

Multiobjective service restoration in power distribution systems using NSGA-II

Este trabajo presenta un modelo que permite resolver el problema de la restauración del servicio en las redes eléctricasde distribución de media tensión. El algoritmo fue desarrollado en ambiente MATLAB y es capaz de encontrar aquelconjunto de topologías que minimizan dos objetivos en forma simultánea bajo el concepto de dominancia de Pareto. Labúsqueda de estas soluciones eficientes se logra utilizando una técnica evolutiva de optimización multiobjetivo denominadaNSGA-II, la cual es combinada con una poderosa estrategia de codificación de individuos y operadores especialmentedesarrollados para los problemas de configuración de redes eléctricas. Los principales resultados de este trabajo se centranen la capacidad del algoritmo para encontrar el conjunto de soluciones eficientes y el reducido tiempo de simulaciónrequerido. Esta herramienta permite que los despachadores del sistema puedan tomar rápidas decisiones, incluso bajocondiciones de múltiples fallas en la red.

INTRODUCCIÓN

Los sistemas eléctricos de distribución (SD) de media tensión normalmente son redes que funcionan de manera radial. Esta configuración permite un diseño y operación de las protecciones de manera más simple y confiable. No obstante, la desventaja de esta estructura es que ante una falla del sistema gran parte de la red podría quedar sin suministro eléctrico. Es por esto que generalmente los SD se diseñan de tal forma que las cargas puedan ser alimentadas a través de más de una alternativa.

En aquellos casos en que ocurre una falla temporal, son los equipos reconectadores los encargados de restaurar el servicio [1]. No obstante, ante una falla permanente, una serie de acciones deben ocurrir de tal forma de permitir la restauración del sistema. En primer lugar, la falla debe ser detectada y posteriormente localizada. Luego de esto, ella debe ser aislada a través de los elementos de maniobra (EM) más cercanos al punto de falla. Luego, es necesario llevar a cabo un proceso por medio del cual se restaure el servicio a la mayor cantidad de usuarios y en el menor tiempo posible.

Lo anterior debe ser realizado manteniendo la estructura radial de funcionamiento, considerando la capacidad de reserva de los alimentadores y las restricciones propias del funcionamiento de una red eléctrica. Por consiguiente, la restauración puede ser considerada como un problema de asignación, donde se plantea la transferencia de cargas del área afectada a alimentadores adyacentes por medio de interruptores fronterizos.

Debido a que hoy en día los sistemas eléctricos son cada vez de mayores envergaduras y más complejos, esta toma de decisión se hace muy difícil de realizar sin una herramienta de optimización que sirva de apoyo.

Por lo tanto, la restauración de servicio por definición es un problema de optimización combinatorial, no-lineal y sujeto a restricciones de operación de la red.