Explotación óptima de un sitema de distribución de energía eléctrica

Abstract

El objeto de la tesis es el desarrollo de un método global de optimización de la explotación de una red de distribución, que tenga en cuenta el conjunto de las variables de decisión características y sea aplicable en esquemas regulatorios tanto tradicionales como de libre mercado, con énfasis en estos últimos. Los sistemas de distribución han logrado un crecimiento y una complejidad enormes. La dificultad que esto impone ba hecho que en los últimos años se haya incrementado el número de estudios que pretenden mejorar su eficiencia. El control adecuado para que su forma de. explotación sea segura, flexible, y eficaz es, en este momento, una necesidad. El tema de la tesis adquiere una especial relevancia en la actualidad por la introducción de la problemática de competencia en la regulación de los sistemas eléctricos (una nueva ley eléctrica en Colombia, actualización de la ley en España, muchos otros países Latinoamericanos con sistemas de libre mercado de electricidad o en vías de adoptarlo, y el mundo en general siguiendo esa tendencia) y por la importancia creciente de la automatización de los sistemas de distribución, marco técnico en donde estaría inmersa la presente tesis. En esta tesis se considera como sistema de distribución al conjunto de elementos que se conectan a la red de subtransmisión o reparto por intermedio de las subestaciones AT/MT y llevan la energía a través de los centros de transformación, a la red BT. Se ignora por tanto la red de distribución de BT. La clasificación por niveles de tensión depende mucho del ente o persona que la haga, sin embargo los valores más comunes pueden ser: • BT menor de 1 kV. • MT entre 10 y 20 kV (típicamente, la red de distribución que se explota radialmente ). • AT mayor de 20 kV (típicamente, la red que se explota en forma mallada). 4 Explotación Óptima de la Distribución El tratamiento de la explotación de la red de distribución debe tener en cuenta sus características especiales como son, típicamente: • tener una configuración mallada que se explota radialmente, • tener tomas en los transformadores AT/MT para controlar la tensión, • tener bancos de condensadores para controlar las pérdidas de energía, y • poder utilizar la interrupción de carga para reducir la demanda en zonas específicas del sistema en casos de necesidad. Algunas de estas características se usan en varios estados de funcionamiento del sistema (alerta, emergencia), pero aquí se considera sólo el estado normal con miras a lograr la forma de explotación óptima. La determinación de la explotación óptima de los sistemas de distribución es muy compleja por el elevado número de estados posibles del sistema, que depende de: • La reconfiguración de alimentadores, realizada habitualmente en condiciones normales para balancear carga entre fases, para balancear carga entre alimentadores, y para reducir pérdidas, y en condiciones de emergencia para restaurar el servicio de las zonas donde sea posible. • El cambio de las tomas de los transformadores de potencia (AT/MT), realizado para mantener la tensión en la red MT (15-20 kV) y para reducir pérdidas. • La programación de condensadores, realizada para corregir el factor de potencia de la red, para mejorar el perfil de tensiones, para aumentar la capacidad de transporte y para reducir pérdidas. • La gestión de la demanda, realizada para implantar programas de conservación de energía y de modificación de la curva de carga. Como se puede observar, llevar a cabo estas políticas plantea conceptualmente la resolución de infinidad de estados del sistema y, como es lógico en estos casos, debe recurrirse a técnicas de optimización para lograr, no simplemente una solución, sino en lo posible, la mejor de ellas. El uso de técnicas de optimización como medio básico en la toma de decisiones complejas cuando se está realizando el diseño, la explotación o la planificación de los sistemas eléctricos de potencia se ha convertido no ya en una conveniencia, sino en una exigencia. El problema de optimización es muy sentido en distribución ya que allí no se dispone todavía de un método generalizado de modelado y análisis, a pesar de la existencia de una gran cantidad de publicaciones sobre el tema.