Reconfiguración y expansión de redes eléctricas para mejorar índices de depresiones de voltaje aplicando técnicas de optimización multi-objetivo basadas en búsqueda tabú

Abstract

This thesis presents a methodology based on electrical network reconfiguration as a strategy to mitigate voltage sags which significantly affect the quality of energy, leading to malfunctioning industrial equipment, as well as large economic losses. The optimum reconfiguration problem is formulated by means of an analytical method to predict the occurrence of voltage sags. In order to test the effectiveness of the proposed methodology as an alternative to improve voltage sag indices of electrical network, three case studies are presented. It also presents a methodology to perform a transmission network expansion for optimum growth of the network. The problem of network expansion is formulated as a multiobjective optimization problem which considers the voltage sag indices and real power losses in the power system. To solve the aforementioned problems, a soft computing technique, namely Tabu Search, is used. This technique has proven to be very efficient for solving related problems. Software has been developed in order to consider the particular characteristics of the proposed formulations. In all implemented methodologies it is considered the operational status of the test systems through software PSS/E, which is internationally recognized for its effectiveness, and allows the introduction of additional restrictions on the electrical systems under study.

En esta tesis se presenta una metodología basada en reconfiguración de redes eléctricas como una estrategia para mitigar las depresiones de voltaje que afectan de manera importante la calidad de la energía, lo que lleva a tener mal funcionamiento en equipos industriales y por lo tanto a tener cuantiosas pérdidas económicas. El problema de reconfiguración óptima se formula por medio de un método analítico para predecir la ocurrencia de aparición de las depresiones de voltaje. Se presentan casos de estudio para tres sistemas de prueba en donde se demuestra la efectividad de la metodología propuesta como una alternativa para mejorar índices de depresiones de voltaje en redes eléctricas. Se presenta además, una metodología para llevar a cabo una expansión de redes de transmisión, para tener un crecimiento óptimo de la red. El problema de expansión de redes eléctricas se formula además como un problema de optimización multi-objetivo que permite considerar la optimización de índices de depresiones de voltaje así como pérdidas de potencia real en el sistema eléctrico. Para resolver los problemas de optimización que se formulan para el caso de reconfiguración y expansión de redes se utiliza la técnica de cómputo suave Búsqueda Tabú la cual ha demostrado ser muy eficiente para solucionar problemas de este tipo. Se han desarrollado programas computacionales con el fin de considerar las características particulares de las formulaciones planteadas. En todas las metodologías implementadas se considera el estado de operación de los sistemas de prueba que se obtiene a través del software PSS/E, el cual es reconocido internacionalmente por su efectividad y que además permite introducir restricciones adicionales en otros aspectos operativos de los sistemas eléctricos bajo estudio.