Análisis de flujos de carga para el análisis de redes de distribución. Implementación del algoritmo “Fordward and Backward”

Hoy en día resulta evidente la fuerte dependencia que el mundo tiene de la energía eléctrica, estando fuera de cualquier discusión la importancia que su suministro presenta para el hombre. El consumo energético mundial aumenta sin cesar, y éste está impulsado no solo por el crecimiento socioeconómico, sino también por el aumento de la población, que experimenta de media 80 millones de personas más al año. Un sistema eléctrico tiene la finalidad no sólo de producir energía en las centrales de generación, sino también transportarla y distribuirla hasta los consumidores finales con la mayor seguridad y eficiencia posible. Para ello, no sólo se necesita disponer de capacidad suficiente de generación, sino que el continuo crecimiento de demanda genera la necesidad de que toda esa energía generada se transporte y distribuya con el mayor rendimiento posible, no siendo ya suficiente el aumento de la tensión en el transporte para minimizar las pérdidas. El presente trabajo se basa en un estudio de flujos de potencia desequilibrados y una posterior implementación en una línea real de 12 nudos. Los flujos de carga se han convertido en una herramienta capaz de analizar una línea y ofrecer una planificación de su operación presente y futura, dando la oportunidad de hallar la forma más óptima de trabajo de esa línea de distribución. Antes de comenzar se ha hecho un breve recordatorio de las redes de secuencia cuya comprensión es esencial para poder entender los flujos de carga desequilibrados, ya que según el teorema de Fortescue, todo flujo desequilibrado de cargas puede descomponerse en tres sistemas equilibrados simplificando así la resolución. A continuación, se ha realizado una breve introducción sobre los flujos de potencia equilibrados y desequilibrados ofreciendo diversos métodos para resolver cada uno de ellos, como es el caso del método de Gauss para flujos equilibrados, o el método de compensación para los desequilibrados. Tras esta introducción se presenta el método de resolución elegido para estudiar los flujos de cargas desequilibrados, este método denominado “Barrido Forward and Backward” es un proceso iterativo que consta de dos etapas claramente diferenciadas. La primera de ellas, el forward, comienza el barrido de la línea desde sus nudos extremos hasta el nudo que representa la fuente de alimentación y aquí, el valor de tensión obtenido es comparado con el de la propia fuente. La segunda etapa, el backward sólo comenzará si la tensión calculada en el barrido anterior no converge en la solución, en cuyo caso, partiendo desde el nudo generador hasta los extremos se calcularán los flujos de la línea, continuando con el forward de nuevo hasta hallar la solución. Para poder realizar este proceso, es necesario disponer de una línea perfectamente modelada, por lo que los siguientes apartados se emplearán para hallar las matrices que definen: - Diferentes segmentos de la línea. Que presenta variables como su longitud, el tipo de cable empleado o si son aéreas o subterráneas. - Transformadores. Atendiendo al tipo de conexión que presente. - Cargas. Pueden ser puntuales, localizándose en un nudo o distribuidas, en cuyo caso estarán representadas entre dos o varios nudos. Se debe diferenciar el tipo de conexión que presenta, así como si es a potencia, a impedancia o a intensidad constante. Por último, y una vez definida la línea, se emplean los anteriores puntos para implementar un caso particular de una red de 12 nudos en Matlab, obteniendo como resultado las tensiones e intensidades en todos sus nudos y prestando así atención a los diferentes valores que muestran las fases de cada uno de ellos, con cuyo estudio las redes de distribución pueden aumentar su eficiencia al conocer cómo varía cada fase en cada momento