Reconfiguración y expansión de sistemas de distribución mediante algoritmos genéticos y técnicas multi-objetivo para la reducción de depresiones de voltaje

Abstract

The voltage sags are one of the phenomena of power quality with greater presence in a electrical power system, which are mainly caused by short circuit faults. Consumers are the most affected when a voltage sags occurs, which gives rise to deficiencies in the operation of sensitive and instrumentation equipment, and in the worst case the interruption of manufacturing processes. This has important economic implications, which is the main reason for the characterization, analysis and search for efficient techniques to mitigate this important problem. This thesis studies the voltage depressions in the distribution systems with radial topology. In order to decrease the voltage sags in buses, it is proposed a reconfiguration of these systems through the implementation of a genetic algorithm which has as main characteristic evaluate radial individuals, reducing the search space, and minimizing the computational effort. This thesis also approaches issues on expansion of distribution systems, since the growth of electric system is a topic that is present every day. To solve this problem, which is formulated as an optimization problem, we apply a variant of the genetic algorithm that solves the problem of reconfiguration. Finally multiobjective optimization studies are performed by a genetic algorithm, in order to decrease the voltage depressions nodes and to minimize system power losses that occur in the lines.

Las depresiones de voltaje son uno de los fenómenos de calidad de la energía que tienen mayor presencia en un sistema eléctrico, los cuales son ocasionados principalmente por fallas de corto circuito. Los usuarios finales de la energía son los principales afectados cuando una depresión de voltaje ocurre, lo que da origen a deficiencias en el funcionamiento de equipos sensibles de instrumentación y en el peor de los casos, la interrupción de procesos de manufactura. Lo anterior tiene importantes repercusiones económicas, lo cual es la principal razón para realizar la caracterización, análisis y búsqueda de técnicas para mitigar este importante problema. En esta tesis se estudia a las depresiones de voltaje en sistemas de distribución de topología radial. Con la finalidad de disminuir las depresiones de voltaje en los nodos, se propone la reconfiguración de estos sistemas, mediante la implementación de un algoritmo gen ético el cual tiene como característica principal evaluar individuos radiales, reduciendo el espacio de búsqueda, y minimizando el esfuerzo computacional. En esta tesis también se abordan temas expansión de sistemas de distribución, ya que el crecimiento del sistema eléctrico es un tópico que está presente día a día. Para abordar este problema, que se formula como un problema de optimización, se aplica una variante del algoritmo gen ético que soluciona el problema de reconfiguración. Se realizan estudios de optimización multiobjetivo, mediante un algoritmo genético, con la finalidad de disminuir las depresiones de voltaje en los nodos del sistema y minimizar las pérdidas de potencia que se presentan en las líneas.