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Modelo de optimización multietapa para la planificación de la expansión de subestaciones del sistema de subtransmisión de la Empresa Eléctrica Regional Centro Sur C.A

Abstract:

Este trabajo de titulación presenta el desarrollo y aplicación de un modelo multietapa coordinado para la planificación de la expansión de subestaciones (PES) con la finalidad de determinar áreas de servicio y tiempos de ejecución de los proyectos de expansión o construcción asociadas a dichas subestaciones de tal forma que permitan atender a la demanda creciente cumpliendo con los requerimientos técnicos y económicos. La función objetivo implementada para PES toma en consideración los costos que se incurren por la construcción de los proyectos de expansión, así como los costos por operación y mantenimiento incurridos en dichos proyectos. Para el análisis de la mejor alternativa de expansión y su costo asociado, este trabajo utiliza el método del valor presente, por otra parte, para reducir tiempos de cálculo el algoritmo implementado hace uso de diferentes técnicas, entre la que se destaca el análisis cluster cuyo objetivo es el de agrupar los nodos de carga de tal manera de evitar el trabajo de PES con grandes conjuntos de datos dispersos (nodos de carga) y en su lugar tratar con grupos cohesivos (clusters) que permitan a cada uno de ellos generar un impacto representativo en el sistema. En cuanto a las restricciones asociadas con la función objetivo se incluyen restricciones eléctricas, como flujos de potencia, límites de variaciones de voltaje, límites de cargabilidad y restricciones de radialidad, así mismo, el algoritmo también contempla criterios de espacialidad y penalidad que ayudan a la asignación y reducción de los cambios de clusters a otras subestaciones vecinas logrando así determinar un área de servicio óptima asociada a las diferentes subestaciones en análisis. Con el fin de establecer relaciones entre los aspectos económicos, técnicos y espaciales, en este trabajo se hizo uso de los softwares Python, DIgSILENT, y ArcGis que utilizados en conjunto generan una potente herramienta para PES y en general para cualquier estudio que se pretenda abordar. Finalmente, el modelo y los algoritmos propuestos fueron implementados en el sistema de subtransmisión de la de la Empresa Eléctrica Regional Centro Sur C.A demostrando mediante los resultados que la metodología empleada es una herramienta eficaz en sistemas reales y a gran escala.