Modelado de la fiabilidad de una microrred operando en isla

Abstract

El objetivo del proyecto es demostrar el proceso de modelado de la fiabilidad de una microrred, mediante un modelo estático y un modelo dinámico de fiabilidad de una microrred tipo. A mayores, se realiza un análisis de sensibilidad a los cambios de topología de la misma. Con estos modelos se busca predecir la fiabilidad de nuevos diseños de microrredes con antelación para mejorar el proceso de diseño.

Para llevar a cabo el proyecto, se crearon un modelo estático y un modelo dinámico de la microrred tipo en Matlab-Simulink. Para el modelo estático y sus variantes, la función de fiabilidad de la microrred se obtuvo mediante una única simulación, mientras que para el modelo dinámico, creado a partir de máquinas de estados, se reconstruyó la función de fiabilidad de la microrred mediante el método de Montecarlo de 100 simulaciones.

Se comenzó por el modelo estático, por ser este el más simple y una vez conseguido el modelo de la microrred tipo se realizó el análisis de sensibilidad. Los resultados obtenidos con el modelado estático presentan ciertas desventajas que son luego superadas por el modelo dinámico. Dichas desventajas son: (i) no contempla el proceso de reparación de los elementos; (ii) no permite ver el estado del sistema en cada momento; (iii) el sistema funciona siempre igual sin tener en cuenta el carácter aleatorio de los fallos y (iv) para sistemas complejos son muy difíciles de modelar. Con el modelo dinámico se consiguió modelar tanto el proceso de funcionamiento de la microrred como el de reparación de las averías.

The aim of this project is to show the modeling process for the reliability of a test-case microgrid. Modelling is conducted through both a static and a dynamic model. In addition, a sensibility analysis to changes in topology of the microgrid is carried out. The ultimate goal is to predict the reliability of future microgrid designs to improve the design process using the models here developed.

In order to achieve this, the static and the dynamic model of the test-case microgrid were created using Matlab-Simulink. For the static case and its variants, the reliability function was obtained via a single simulation. Instead, for the dynamic model, made with state machines, Montecarlo simulations were used to rebuild the reliability function. In total 100 simulations were made.

The project begun with the static model, as it was the simplest, and once the test-case microgrid model was finished the sensibility analysis was performed. However, the results obtained through the static simulations presented certain disadvantages that were later overcome by the dynamic model. The mentioned disadvantages were: (i) it doesn’t account for the reparation process of the elements; (ii) it doesn’t show the state of the system at every stage; (iii) the system works identically the same in every simulation neglecting the random nature of failures; (iv) complex microgrid structures are difficult to model. The dynamic model was able to reproduce both the functioning and the reparation process of the microgrid and thus the reliability functions for both processes were calculated