Mejoras en el cálculo de índices de fiabilidad en redes malladas de distribución de energía eléctrica

Resumen

El planteamiento de esta tesis ha sido el desarrollo de nuevas técnicas de análisis para la mejora en el cálculo de índices de fiabilidad de las redes eléctricas de Distribución con una estructura mallada y con el objetivo final de un mejor aseguramiento de la continuidad de suministro. En ese área de las redes malladas de Distribución, esta tesis ha tenido como objetivo el desarrollo de una metodología y una herramienta analítica específicas para los análisis de contingencias y de fiabilidad de dichas redes. La metodología y herramienta desarrolladas, se soportan en las aportaciones siguientes: Mejora de la formulación del problema de optimización mediante el modelado de las contingencias como inyecciones nodales de potencia y mediante la implementación de la red externa al sistema de distribución como inyecciones de potencia que se adaptan a las condiciones de operación del mismo. Mejora de la formulación del cálculo de los índices de fiabilidad individuales y globales, a partir de los modelos nodales y en detalle de las subestaciones. El objetivo general de esta tesis es la consecución de mejoras en el cálculo de los índices de fiabilidad en las redes malladas de distribución de energía eléctrica desde la perspectiva de la identificación de los puntos críticos en dichas redes y con la finalidad de conseguir un mayor nivel en la disponibilidad de servicio. Esas mejoras se corresponden con tres objetivos específicos que, en el análisis de fiabilidad de las redes de distribución malladas, han dado lugar a las aportaciones siguientes: Herramienta analítica para la resolución del problema de flujo óptimo de cargas en continua, incluyendo el modelado de las contingencias como inyecciones ficticias de potencia activa. Procedimiento analítico para la obtención de un modelo de red externa equivalente basado en las sensibilidades ante las variaciones de las inyecciones de potencia. Metodología para la adecuada aplicación de los modelos en detalle y condensado de las subestaciones. La tesis se ha estructurado en seis capítulos y tres apéndices. De esos capítulos, el primero de ellos es el que nos ocupa y corresponde al planteamiento y objetivos de esta tesis. Respecto a los otros capítulos comentar lo siguiente: El capítulo segundo hace una revisión del estado del arte de las técnicas probabilistas aplicadas a los análisis de fiabilidad en sistemas eléctricos de potencia y se da una visión global de dónde quedarían encuadradas las correspondientes al campo de estudio de las redes malladas de distribución de energía eléctrica. También se presenta el estado del arte de los métodos de modelado de redes externas equivalentes y de análisis de fiabilidad de las subestaciones. En el tercer capítulo se han incluido los trabajos llevados a cabo para evaluar los índices de fiabilidad de los distintos tipos de configuraciones de las subestaciones en el ámbito de la distribución de la energía eléctrica. Es éste un estudio que ha servido de base a la formulación propuesta en el quinto capítulo de esta tesis. En el capítulo cuarto se presenta la matriz de sensibilidades entre los flujos de potencia activa en las líneas y transformadores (ramas) de un sistema eléctrico de potencia y las inyecciones nodales de potencia activa en el mismo. Seguidamente, se expone como dicha matriz posibilita, por una parte, la inclusión en el problema de optimización en continua de las contingencias como inyecciones nodales ficticias de potencia activa y, por otra parte, la obtención de una red externa equivalente que se adapta a los cambios de operación del sistema con el que posee interconexiones. En el capítulo quinto se presenta una formulación en la que se consideran los modelos de nudo simple y en detalle de una subestación, exponiéndose como aplicarlos tanto para el cálculo de índices de fiabilidad del sistema, como para los nudos de carga (índices de cliente). Por último, el sexto capítulo recoge las conclusiones y aportaciones a las que han dado lugar los trabajos desarrollados en el ámbito de la presente tesis, proponiéndose asimismo futuras líneas de investigación. Los apéndices situados a continuación de los capítulos antes enumerados, son: Apéndice A que recoge algunos aspectos generales de la teoría asociada a la determinación de la disponibilidad e indisponibilidad a partir de las tasas de fallo y de reparación. Apéndice B que recopila la información relativa a la red de prueba IEEE-RTS de 24 nudos. Apéndice C que corresponde a la red real de subtransporte utilizada en las simulaciones. Finalmente, acto seguido de los apéndices, se incluye la relación alfabética de la bibliografía utilizada.