Compensación de potencia reactiva en sistemas desbalanceados utilizando algoritmos genéticos

Reactive power compensation in unbalanced systems using genetic algorithms

La eficiencia energética de un sistema eléctrico depende en gran medida del factor de potencia con que opera y de una eficaz compensación de potencia reactiva si esta es necesaria. Una de las vías más utilizadas para efectuar la compensación del reactivo es el empleo de bancos de capacitores.

La óptima aplicación de estos presupone tres aspectos: la selección de la capacidad más adecuada de los bancos, el tipo de compensador a utilizar, fijo o variable, así como la ubicación en el sistema de suministro eléctrico.

En determinadas publicaciones, estos aspectos se tratan de forma independiente. Sin embargo, desde el punto de vista técnico ellos están mutuamente vinculados y todos poseen una implicación económica, lo que obliga a la necesidad de considerarlos en conjunto para un problema de optimización dado. Existen referencias de otros trabajos que desarrollan métodos que consideran estos aspectos de manera conjunta, pero presentan limitantes para ser aplicados en los sistemas de suministro eléctrico del sector terciario y donde predominan condiciones de desbalance.

En este trabajo se presenta un método con el empleo de los algoritmos genéticos que posibilita una formulación más exacta del problema arrojando soluciones de mayor calidad. El programa desarrollado se soporta sobre software MATLAB, versión 7.8 (R2009a), utilizando las estructuras de programación de Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox.

La efectividad de su aplicación se muestra en casos de estudio correspondientes a sistemas de suministro eléctrico de dos hoteles pertenecientes al sector terciario en la provincia de Camagüey, Cuba.

INTRODUCCIÓN

La compensación de potencia reactiva es un fenómeno indispensable para la mejora de la eficiencia energética de los sistemas eléctricos [1]. Esta se realiza usualmente en dos subsistemas bien definidos: el subsistema de distribución primaria, perteneciente al proveedor eléctrico, a través del cual se hace llegar la energía disponible a los clientes, y el subsistema de suministro eléctrico o también denominado de distribución secundaria (de baja tensión por lo general), propiedad en muchos casos del cliente, siendo el eslabón final donde se satisfacen las necesidades energéticas de los receptores.

Son varias las ventajas que proporciona la compensación de potencia reactiva para el sistema eléctrico, pero en el caso del subsistema de distribución primaria se ve más asociado a la necesidad de reducir pérdidas de energía durante el transporte y mejorar el perfil de la tensión. Por su parte, en los sistemas de suministro eléctrico dicha compensación está relacionada con la mejora del factor de potencia, establecido en la ley de comercialización del servicio eléctrico del país, al ser caracterizados dichos sistemas por operar como entidades económicas independientes, que se relacionan contractualmente con las empresas de transmisión y distribución de energía eléctrica [2].