Metodología para la optimización multiagentes en grandes sistemas de potencia, maximizando la seguridad eléctrica

Abstract

Resumen: En los grandes sistemas de potencia se presentan continuamente eventos que afectan la continuidad y la calidad del suministro de energía eléctrica, donde la coordinación centralizada se ha quedado corta frente al aumento desmesurado de la demanda de energía, la interconexión de múltiples operadores de redes, las limitaciones medioambientales y la reducción significativa de los recursos naturales. En la forma en que se abordan los problemas de seguridad y confiabilidad de las redes hoy en día, no se encuentra una metodología sencilla que minimice los tiempos de respuesta para estimar los puntos óptimos de operación, en un sistema que maneja grandes volúmenes de información y con un alto riesgo de inestabilidades y hasta de apagones generalizados. En esta tesis se propone una metodología de optimización multiobjetivo para la operación y coordinación en sistemas grandes de energía, mediante un esquema descentralizado, que considera la descomposición tanto de la red eléctrica, como del problema de optimización, lográndose la simplificación en el proceso y la reducción de los tiempos de cómputo. La búsqueda óptima de las variables de control: voltaje de los generadores, cambiador de tomas de transformadores y compensación, se logró utilizando una técnica heurística. Los resultados aplicados a dos sistemas de prueba mostraron la posibilidad de estimar el punto de operación óptimo global de manera descentralizada, preservando la estabilidad de voltaje y la gestión de intercambios entre áreas, con mínima de información de los enlaces, simplicidad en los equivalentes de red y mejorando los tiempos de cómputo, cuyos resultados se asemejan a los obtenidos en una estrategia de optimización centralizada.

Abstract: Commonly, large power systems exhibit events affecting the continuity and quality of power supply, where centralized coordination has become insufficient due to the excessive increase in energy demand by interconnection of multiple network operators, environmental restrictions, and significant reduction of natural resources. Thus, networks’ security and reliability issues require much attention. However, there is not a simple methodology for minimizing time responses in order to estimate the optimal operating points in a system that handles large volumes of information with a high risk of instability and even blackouts. In this dissertation a multi objective optimization methodology for the operation and coordination of large power systems is proposed. A decomposition strategy is proposed in order to split the electrical grid into subsystems, where the optimization method is applied in order to attain an optimal operating point with competitive time consuming. Searching optimal control variables is achieved using the proposition. The control variables used in this research are: (i) voltage generators; (ii) transformer tap changers; and (iii) shunt compensation. To test the method, two test systems demonstrate the possibility of estimating the global optimum operating point in a decentralized way, maintaining voltage stability and managing the exchanges between areas, with minimal interchange information among subsystems.