Resumen de Diseño Óptimo de Redes Eléctricas de Distribución Mediante Modelos de Optimización

Luis Amaya Vásquez, Miguel Ángel Campaña Molina

• español

  El presente trabajo propone una metodología alternativa para diseñar de manera óptima un sistema eléctrico de distribución sobre un área urbana real. De la página web de una empresa distribuidora (plataforma GIS), se extrae un polígono de red de medio voltaje (MT) el cual sirve como patrón de comparación. Al polígono extraído se le realiza un re-diseño de la red de media tensión. Tomando como premisa que es una nueva urbanización que requiere ser dotada de energía eléctrica, con todas las exigencias técnicas que impone el ente regulador, buena calidad de energía y al mínimo costo. Para lograr este cometido se usan dos modelos matemáticos de optimización. La metodología inicia delimitando el área del proyecto de forma georreferenciada, en esta área se ubican 36 posibles sitios en los cuales se puede instalar los transformadores de distribución que dotarán de energía eléctrica a la nueva urbanización. El primer modelo de optimización determina el número de transformadores a instalar mediante una función objetivo de minimización, las restricciones del modelo son: capacidad de los transformadores (KVA) y la cobertura (número de abonados conectados a la red de baja tensión de cada trasformador). Una vez determinado el número de transformadores a instalar y su respectiva ubicación óptima georreferenciada, se corre el segundo modelo de optimización de tipo heurístico, basado en la teoría de grafos, se calcula el árbol de mínima expansión para la conexión de la red eléctrica de media tensión, de esta forma se interconecta los trasformadores del proyecto con la mínima distancia, por ende, se optimiza el costo de construcción. Estos modelos de optimización son implementados y resueltos con los softwares Matlab y LpSolve. La topología encontrada con los dos modelos propuestos es evaluada eléctricamente mediante la corrida de flujos de potencia con el software CYMEDIST. Finalmente se evalúa la metodología de diseño propuesta, comparando los parámetros eléctricos obtenidos con los modelos de optimización versus los parámetros eléctricos que cuenta el polígono extraído del sistema GIS de la empresa distribuidora.

• English

  The present work proposes the optimal design of an electrical distribution system over a real georeferenced urban local area. It starts from the premise that: a new urbanization requires to be provided with electric power, with good power quality, at minimum cost, for which optimization methodologies are used. The location of the transformers is determined through an optimization process, where the main restrictions are capacity and coverage, 36 possible sites are proposed for the location of the transformers, the model minimizes through its objective function finds 6 optimal sites, the calculations are executed in the LPSolve environment. The connection of the medium voltage network of transformers is determined through a heuristic optimization method, based on graph theory, with the calculation of the minimum spanning tree, these algorithms are implemented in Matlab to determine the connection of all transformers at minimum cost. The topology found with the optimization models is migrated to the CYMEDIST environment for simulation and analysis of the electrical behavior. The characteristic parameters of the electrical distribution networks are evaluated: current unbalance and voltage drops. Finally, the model is validated by comparing the electrical parameters obtained with the parameters required by the electrical distribution standards.