Diseño de un estabilizador de sistemas de potencia neuro-borroso adaptativo ajustado mediante algoritmos genéticos

• Autores: Jesús Fraile Ardanuy
• Directores de la Tesis: Pedro José Zufiria Zatarain (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2003
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Magdalena Layos (presid.), Carolina Sánchez Urdiain (secret.), Juan Carlos Burgos Díaz (voc.), José Román Wilhelmi Ayza (voc.), Mariano Sanz Badia (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • Los sistemas eléctricos de potencia constituyen una de las realizaciones más complejas y sofisticadas que ha conseguido la ingeniería eléctrica. Los sistemas eléctricos se encargan de asegurar el suministro de energía conectando los centros productores con los centros de consumo, a través de un gran número de redes eléctricas. Para que el sistema funcione adecuadamente, todos los generadores deben estar interconectados entre sí de forma que se asegure el suministro eléctrico. La conexión sólo es posible cuando todos los generadores se mantienen girando a la misma velocidad, garantizando así el valor constante de la frecuencia de la tensión de salida. Para controlar estos sistemas se disponen de reguladores automáticos que mantienen constante los valores de tensión y frecuencia generadas por el alternador. Al realizar estas interconexiones se han observado inestabilidades en el comportamiento dinámico del sistema, apareciendo oscilaciones espontáneas de muy baja frecuencia en el margen entre 0.2 a 3 Hz. Estas oscilaciones limitan la capacidad de transmisión de potencia entre los generadores y las cargas y por ello, se han diseñado los Estabilizadores de Sistemas de Potencia (Power System Stabilizer-PSS) como elementos adicionales que permiten amortiguar y estabilizar estos sistemas. La mayor parte de los PSS utilizados en aplicaciones reales son células de adelanto-retraso de tipo analógico con parámetros fijos. El diseño y la selección de la mejor estructura del PSS, así como el valor de sus parámetros es un proceso iterativo y muy complejo, optimizándose en el punto de trabajo habitual de la máquina. El comportamiento del PSS empeora cuando, debido a cambios en la topología de la red, cambios en la demanda de carga o cualquier otro tipo de perturbaciones, se modifica el punto de funcionamiento del sistema y los parámetros del estabilizador dejan de ser óptimos. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral consiste en diseñar un sistema de estabilización adaptativo que utilice estas técnicas de sistemas expertos. El diseño del estabilizador está dividido en dos partes: En primer lugar se diseña un PSS robusto, utilizando algoritmos genéticos, capaz de estabilizar al sistema de potencia en un amplio margen de puntos de operación y posteriormente se calculan los mejores parámetros de los estabilizadores para distintos puntos de trabajo. La relación entre estos puntos y el valor de los parámetros del estabilizador es aprendida por un sistema neuro-borroso que se encarga de ajustar los parámetros del un PSS clásico a medida que el sistema de potencia evoluciona y cambia su punto de trabajo. Con objeto de validar el correcto funcionamiento del sistema de control propuesto, se han realizado una serie de ensayos que permiten comparar este esquema de control con otros sistemas de control clásicos.