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REDUCCIN DEL MODELO DEL SISTEMA DE
DISTRIBUCIN. Universidad Politcnica Salesiana- Ingeniera
Elctrica-SEP 4.
Marcelo Merchn
[email protected]
Juan Lazo.
[email protected]
Alexis Pucha
[email protected]
Libio Calle
[email protected]
RESUMEN: En el presente trabajo se encontrara un breve
resumen y anlisis de los diferentes mtodos para reduccin de
modelos de sistemas de distribucin para la estimacin de la
confiabilidad. Adems se har una breve revisin de los temas
rea
de anlisis, subestacin y equivalente de mayor potencia y por
ultimo seccin equivalente conmutables.
PALABRAS CLAVE: Confiabilidad en sistemas de distribucin,
reduccin modelo de sistema de distribucin, rea de anlisis,
subestacin y equivalente de mayor potencia, seccin
equivalente
conmutables.
I. INTRODUCCION. Dentro del campo de la ingeniera elctrica
es
de suma importancia conocer mltiples factores de
importancia que determinan el rango de confiabilidad
de equipos, sistemas de generacin, transmisin y en
este caso el sistema de distribucin.
A continuacin analizamos los parmetros que
inducen y por consiguiente determinan la confiabilidad
de un sistema de distribucin. Ms adelante se analiza
cada una de estas cuestiones en detalle y termina
presentando un ejemplo de sistema de anlisis basado
en un sistema de distribucin de servicios existente.
II. REDUCCION DEL MODELO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN.
Los modelos detallados de un sistema de distribucin
de las grandes empresas de servicios pblicos pueden
consistir fcilmente de millones de los componentes. La
realizacin de una evaluacin de la fiabilidad de un
modelo de esta magnitud es problemtico en el mejor de
los casos y en el peor de los casos, imposible. Es cierto
que la fiabilidad, y la planificacin es una funcin fuera
de lnea y la velocidad de clculo es menos crtica que
para aplicaciones en tiempo real, pero tambin es cierto
que la planificacin de la fiabilidad es un proceso
iterativo proceso que se vuelve cada vez ms eficaz como
el nmero de anlisis factible por unidad de tiempo
aumenta.
Hay tres formas bsicas para mejorar la
velocidad de un anlisis de fiabilidad:
El uso un equipo ms rpido,
Utilizar algoritmos ms eficientes
Reducir el tamao de la modelo.
Las dos primeras alternativas son independientes de cualquier
proceso de anlisis de un
sistema en particular. La correcta aplicacin de la
reduccin del modelo depende de la topologa del
sistema en estudio y los resultados deseados. Cuando se
usa apropiadamente, la reduccin de modelo puede
resultar en una profundizacin en el anlisis de
aceleracin a un aumento de cuatro veces en la
velocidad para cada reduccin de 50% en el modelo de
tamao sin afectar de manera significativa la precisin
de los resultados.
En la mayora de las herramientas de anlisis de sistemas de
potencia, es importante mantener modelos
pequeos como sea posible. Un anlisis de
confiabilidad, sin embargo, tambin se beneficia de
hacer modelos tan grandes como sea posible de modo
que los patrones de Resultados geogrficas pueden ser
identificados y examinados.
Es complicado identificar el correcto equilibrio
entre el tamao del modelo, detalle de modelo y de los
inconvenientes que estn asociados con cada uno. El
grado correcto a la que se debe emplear estas tcnicas,
sin embargo, variar dependiendo de la finalidad de
cada modelado. Sin embargo tenemos que considerar
cuidadosamente los requisitos de modelado antes de
aplicar ciegamente tcnicas de reduccin de modelo.
III. REAS DE ANLISIS. El mtodo ms eficaz de limitar el tamao
del
modelo de sistemas grandes de distribucin es
dividirlos en reas de estudio. Un rea de estudio puede
ser tan pequeo como un solo alimentador, pero
tpicamente se compone de uno o ms territorios de
servicio de la subestacin.
En general, es deseable tener reas de anlisis
tan grandes como sea posible sin causar tiempo de
retardo en la evaluacin de la confiabilidad que sean
excesivamente largo.
La sencilla regla de oro es para limitar el
tiempo de clculo para que el anlisis manual a para la
optimizacin del anlisis con ordenador.
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Figura 1.-Un modelo de sistema que consiste en un rea de
anlisis
y
Alimentadores que interconectan el rea de anlisis.
En general, un modelo que puede evaluar con
precisin la fiabilidad de un rea de anlisis debe incluir
algunas partes del sistema no incluida en el rea de
anlisis. Un modelo preciso debe incluir el rea de
anlisis y todos los alimentadores que interconectar el
rea de anlisis con el resto del sistema.
En muchos casos, el tamao de los
alimentadores interconectados asociado con un rea de
anlisis es ms grande que la propia rea de anlisis. Si
no se necesitan detalles acerca de los alimentadores
interconectados, su impacto en el tamao total del
sistema puede ser virtualmente eliminada mediante la
sustitucin de cada uno con un equivalente reducida,
que consiste en una fuente y una seccin de lnea de
capacidad limitada conectado a un punto normalmente
abierto conectado a la zona de anlisis.
Figure 2. Un alimentador interconectado y su equivalente
reducida
El propsito de un alimentador interconectado es proporcionar un
camino para restaurar la carga a la
zona de anlisis que se ha interrumpido.
La cantidad de capacidad que cada equipo tiene a su
disposicin para dar cabida a las transferencias de carga
es igual a la cantidad de emergencia menos su carga
normal. La capacidad de transporte disponible en la ruta
de transferencia es igual a la capacidad mnima de
repuesto en este camino.
IV. SUBESTACIN Y EQUIVALENTES DE MAYOR POTENCIA.
Una subestacin de distribucin tpica recibir una o ms lneas de
transmisin, paso la tensin a
niveles de distribucin, y servir como una fuente para
varios alimentadores de distribucin. Eventos de mayor
energa y subestaciones representan aproximadamente
el 20% de las interrupciones de los clientes. Los eventos
de mayor energa y subestaciones a menudo pueden ser
desacoplados de la evaluacin de la confiabilidad del
sistema de distribucin. Pero permite el uso de
herramientas especializadas de mayor energa y
subestacin para la evaluacin de confiabilidad.
Un modelo de la subestacin equivalente puede
ser generado al hacer un modelo detallado que excluye
a todos los interruptores de alimentacin Un anlisis de
confiabilidad producir una tasa de interrupcin anual y
una duracin anual de interrupcin para cada bus de baja tensin de
la subestacin:
= (1)
=
(3)
Donde:
OR= tasa computalizada de interrupciones del
bus (cortes por ao).
OD=Bus computalizada para la duracin de la
interrupcin. (h/ao).
equi= Tasa de falla del bus equivalente (fallas por ao).
MTTRequi= Bus equivalente tiempo medio de reparacin La
confiabilidad de mayor potencia y subestacin puede ser incorporado
en un modelo de
confiabilidad para la distribucin a travs de los
equivalentes del bus secundario basado en las tasa de
interrupciones y duracin de la interrupcin en el bus.
Figura 3.- Modelo de potencia de subestaciones equivalente.
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V. SECCIN EQUIVALENTES CONMUTABLES.
Esto es debido a que todos los componentes en
una seccin conmutable siempre estn conectados
elctricamente, cada uno tendr caractersticas de
fiabilidad idnticas. Adems, cualquier fallo dentro de
la seccin conmutable tendr el mismo impacto en el
sistema, independientemente de donde se produce.
El primer paso es agrupar a todas las cargas en
una carga equivalente. Esto representa la carga
agregada y clientes agregados, lo cual los ndices de
confiabilidad se pueden calcular con precisin.
El segundo paso es agrupar a todos fallos de los
componentes en un componente equivalente. Una tasa
de fracaso es equivalente cuando se calcula la suma de
todas las tasas de fallo de los componentes.
Figura 4. Componentes delimitados por dispositivos
conmutables
(izquierda).Las secciones conmutables se pueden reducir a un
solo
componente equivalente.(Derecha).
VA. LA REDUCCIN DE UNA SECCIN
CONMUTABLE:
equi = i
=1
(2)
MTTRequi =
equi i
=
MTTRi (3)
equi = Tasa de fracaso equivalente (fallas ao)
MTTRequi = ()
i = i ( ).
MTTRi =
i ().
N = Nmero de componentes en la seccion commutable.
Aunque la seccin conmutable equivalente se reducir en gran
medida el tamao del sistema sin
degradar la calidad solucin, pueden reducir la utilidad
de fiabilidad modelos si se usan en exceso ya que:
1. El sistema ya no es una representacin geogrfica del
sistema actual.
2. Los componentes equivalentes ya no se corresponden
con componentes reales.
Estas limitaciones pueden ser superadas
mediante la reduccin de modelos temporalmente justo
antes de una maquina se ejecuta e integrar
inteligentemente resultados de nuevo en el modelo
original.
Cuando la reduccin de secciones conmutables,
a menudo es deseable para preservar la representacin
geogrfica general de lneas y cables. Esto se puede
hacer mediante la combinacin de pares de lneas
conectadas slo si son el mismo tipo de lnea y son casi
colineales (tener un ngulo incluido cerca de 180 ).
Combinar segmentos de lnea se realiza mediante las
ecuaciones 3 y 4. En muchos casos, la reduccin de la
seccin conmutable se aplica a toma radial y sistemas
secundarios radiales. Si una toma radial est protegida
por un fusible (u otro dispositivo) y no tiene capacidad
de conmutacin de aguas abajo, puede ser reducido a un
componente equivalente que representa tanto las fallas
asociadas con la toma y los clientes asociados a esa
toma.
Del mismo modo, un modelo de transformador
de distribucin protegida que slo sirve servicio radial
cae puede incluir toda exposicin secundaria aguas
abajo y toda la carga de aguas abajo. Si los
componentes dentro de la seccin conmutable estn
sujetos a abrir circuitos, separacin elctrica puede
ocurrir y el uso de equivalentes puede producir errores.
Por lo general, los nicos componentes que
experimentan un gran nmero de circuitos abiertos son
dispositivos de proteccin conmutables.
VI. CONCLUSIONES.
Como se indic en el inicio de este trabajo el modelo de reduccin
depender mucho de la
superficie de estudio en ciertos casos reducir a
un mnimo equivalente es lo ptimo para
determinar su confiabilidad, pero, en otras
instancias lo recomendado es trabajar en un
modelo alargado o grande.
En este modelo de confiabilidad no calcular interrupciones
esperados de los clientes. Se
calcular la contribucin de las interrupciones
de los clientes debido al sistema de
distribucin, esto medir los cambios que se
producen en el sistema obteniendo la
confiabilidad para estos cambios.
Este sistema nos permitir tener caractersticas de fiabilidad
idnticas, lo cual nos proporciona
una confiabilidad en la que se pueda calcular
con precisin.
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Para poder preservar una representacin geogrfica de lneas y
cables, la podemos
realizar mediante la combinacin de un mismo
par de lneas o un tipo de lnea colineal cerca de
los 180
En muchos de los casos este tipo de reduccin se aplica en toma
radial la cual est protegido
por un fusible u otro dispositivo, el problema de
este tipo de representacin es que no tiene la
capacidad de conmutacin aguas para abajo.
VII. BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
ELECTRONICAS.
[1] Richard E. Brown; Electric Power Distribution Reliability
Section 6.2005
[2] IEEE Power Engineering Society; IEEE Guide for Electric
Power Distribution Reliability Indices August 2014
