CAPITULO 6 SIMULACIONES Y RESULTADOS

Transcripción

1 CAPITULO 6 SIMULACIONES Y RESULTADOS En este capítulo se scriben las simulaciones y resultados uno las pruebas ejecutados para la evaluación la metodología propuesta para el planeamiento sistemas medición. Para las simulaciones se utilizó la topología un sistema eléctrico patrón l IEEE compuesta un sistema 14 barras. La configuración este sistema eléctrico fue ingresada al sistema Visual PLANMED acuerdo con el diseño grafico y su configuración topológica. Amás, para fines comparativos, se crearon tres casos estudio para el sistema IEEE-14. El primer caso representa el sistema como una gran área topológica, el segundo caso muestra el sistema dividido en tres áreas topológicas interés y el tercero muestra un sistema con veinte escenarios topológicos alternativos. Las pruebas realizadas fueron finidas basadas en las opciones metodológicas sarrolladas en el sistema Visual PLANMED. Estas opciones son escogidas acuerdo los requisitos redundancia, buscando garantizar la observabilidad, ausencia medidas críticas o ausencia medidas en conjuntos críticos; indicando la mejor solución para el sistema planeamiento medición a un mínimo costo. 6.1 Simulación con el sistema IEEE-14 La primera simulación fue hecha en la configuración la red l sistema IEEE 14 barras y 20 conexiones. Para el Algoritmo Genético, se finió un cromosoma representado a través un vector 54 posiciones don cada posición correspon a una localización en la red eléctrica don pue ser instalado un tipo medidor. Para este caso, las 40 primeras posiciones l vector representan todas las posibles medidas 84

2 flujo (una para cada extremo cada una las veinte conexiones mostradas con círculos color celeste) y las 14 posiciones restantes representan las posibles medidas inyección potencia mostradas con la figura una flecha color anaranjado y que están localizados en cada barra la red. La figura 6.1 muestra la configuración la red, así como la localización todos los posibles medidores flujo e inyección potencia. Figura 6.1: Sistema IEEE 14 barras y 20 conexiones. Los parámetros utilizados para el algoritmo genético, en las diversas simulaciones realizadas en el sistema IEEE-14, como por ejemplo, el método selección, tipo cruzamiento, tamaño la población y más parámetros, figura 6.2. También se consira aleatoria la inicialización la primera población cromosomas. 85

3 Figura 6.2: Parámetros l Algoritmo Genético para el sistema IEEE-14. Los parámetros utilizados para el Planeamiento para el sistema IEEE-14 barras son mostrados en la figura 6.3. Figura 6.3: Parámetros l sistema planeamiento. Los parámetros fueron extraídos [Souz05], figura Sin Consirar s Interés En esta simulación se consiraron las opciones, figura

4 Figura 6.4: Opciones principales seleccionadas para la ejecución planeamiento en el sistema IEEE-14. A continuación se presentan los resultados las pruebas consirando la selección diferentes requisitos sempeño y para apenas un área interés y configuración topológica. a) Atención al requisito observabilidad Tabla 6.1: Resultado para el requisito observabilidad. Flujo Total ,9 seg ,50 87

5 Figura 6.5: Resultado la atención al requisito observabilidad, sistema IEEE-14. La solución muestra que fue posible obtener un sistema medición que permite la supervisión la red en su totalidad, atendiendo esta manera el requisito observabilidad. Amás, la solución propuesta es consirada óptima en cuanto a la cantidad medidas, ya que se instaló un conjunto mínimo medidores (número barras -1). Se pue también notar que la distribución y medidores fue optimizada, pues tien a concentrar (en la medida posible, atendiendo al requisito preestablecido) medidores en puntos específicos la red, minimizando esta manera el número necesarias y consecuentemente el costo asociado. 88

6 b) Atención al requisito ausencia medidas críticas Tabla 6.1: Resultado para el requisito observabilidad. Flujo Total ,64 seg ,00 Figura 6.6: Resultado la atención al requisito ausencia medidas críticas, sistemas IEEE-14 La solución mostrada indica un plan medición don no existen medidas críticas en la red. Es posible percibir que las medidas instaladas pertenecen a un gran conjunto crítico lo que comprueba que si se pier una estas medidas las más se tornarían críticas. Esto comprueba el valor óptimo l resultado. 89

7 c) Atención al requisito ausencia medidas críticas en conjuntos críticos Tabla 6.3: Resultado para el requisito ausencia medidas críticas en conjuntos críticos. Flujo Total ,63 seg ,00 Figura 6.7: Resultado la atención al requisito ausencia medidas en conjuntos críticos, sistemas IEEE-14 El resultado nos indica un plano medición don no existen medidas en conjuntos críticos en la red, figura 6.7. Es importante stacar que este análisis envuelve mayores costos bido al requerimiento mayor redundancia medidas para garantizar la ausencia conjuntos críticos. 90

8 6.1.2 Consirando s Interés Para esta simulación el sistema IEEE-14 se dividió en tres áreas interés finidas forma arbitraria. Las barras están agrupadas la siguiente manera: 1: Barras: 1, 2, 3, 5 2: Barras: 4, 7, 8, 9 3: Barras: 6, 10, 11, 12, 13, 14 Figura 6.8: Escenario topológico consirando tres áreas interés, sistema IEEE-14. A partir estas agrupaciones se hacen simulaciones para evaluar el costo en función a la prioridad atención requisitos en áreas específicas interés. 91

9 Simulación Consirando el 1 con prioridad a) Atención al requisito ausencia medidas críticas en el área 1. Tabla 6.4: Atención al requisito ausencia medidas críticas en el área 1. Flujo Total Total ,67 seg. 463,00 Figura 6.9: Resultado l requisito ausencia medidas críticas en el área 1. El resultado indica un plano medición don no existen medidas críticas en el área 1, figura 6.9. También se observa que fueron intificadas medidas críticas (mostradas en color rojo) en las áreas no prioritarias. 92

10 c) Atención al requisito ausencia medidas en conjuntos críticos en el área 2. Tabla 6.5: Resultado para el requisito ausencia medidas en conjuntos críticos en el área 1. Flujo Total Total ,16 seg. 572,00 Figura 6.10: Resultado la atención al requisito ausencia medidas en conjuntos críticos en el área 1. El resultado indica un plano medición don no existen medidas en conjuntos críticos en el área 1, figura En comparación a la prueba anterior mostrada en la tabla 6.4, existe un incremento en el costo l plano medición bido a los requisitos 93

11 finidos. También es posible observar en el resultado gráfico que solamente fueron intificadas medidas y conjuntos críticos (mostradas en color rojo y amarillo) en las áreas no prioritarias Simulación consirando el área 2 con prioridad a) Atención al requisito ausencia medidas críticas en el área 2. Tabla 6.6: Resultado ausencia medidas críticas en el área 2. Flujo Total Total ,61 seg. 463,00 Figura 6.11: Resultado l requisito ausencia medidas críticas en el área 2. 94

12 El resultado indica un plano medición don no existen medidas críticas en el área 2, figura Amás, es posible observar en el resultado gráfico que fueron intificadas medidas críticas (mostradas color rojo) en las áreas consiradas no prioritarias. b) Atención al requisito ausencia medidas en conjuntos críticos en el área 2. Tabla 6.7: Resultado la ausencia medidas en conjuntos críticos en el área 2. Flujo Total Total ,42 seg. 672,00 Figura 6.12: Resultado l requisito ausencia medidas en conjuntos críticos en el área 2. 95

13 El plan medición muestra que no fueron intificadas medidas en conjuntos críticos en el área 2, figura También es posible observar en el resultado que se intificaron otras medidas en conjuntos críticos en las áreas consiradas no prioritarias Simulación consirando el área 3 con prioridad a) Atención al requisito ausencia medidas críticas en el área 3. Tabla 6.8: Resultado la ausencia medidas críticas en el área 3. Flujo Total Total ,53 seg. 463,00 Figura 6.13: Resultado l requisito ausencia medidas críticas en el área 3. 96

14 b) Atención al requisito ausencia medidas críticas en conjuntos críticos, área 3 Tabla 6.9: Resultado ausencia medidas en conjuntos críticos en el área 3 Flujo Total Total ,34 seg. 576,50 Figura 6.14: Resultado l requisito ausencia medidas en conjuntos críticos en el área 3. 97

15 6.1.3 Consirando Escenarios Alternativos Interés Para esta simulación fueron creados forma arbitraria tres escenarios topológicos alternativos para el sistema IEEE-14 (tabla 6.16) que representan posibles modificaciones l escenario topológico principal, por ejemplo, si ocurrieran rupturas una o más líneas. Tabla 6.10: Escenarios Alternativos N Líneas fuera Escenario operación , , 6 12 Para realizar las pruebas, fueron finidos forma arbitraria dos grupos escenarios para la evaluación los requisitos observabilidad, ausencia medidas críticas y ausencia medidas en conjuntos críticos. Grupo A: Escenario: 1 Grupo B: Escenarios: 1, 2, 3 a) Atención al requisito observabilidad en el grupo escenarios alternativos A. Flujo Total ,9 seg ,50 b) Atención al requisito observabilidad en el grupo escenarios alternativos B. s Flujo Total , ,5 98

16 c) Atención al requisito ausencia medidas críticas en el grupo escenarios alternativos A. Flujo Total , ,00 d) Atención al requisito ausencia medidas críticas en el grupo escenarios alternativos B. s Flujo Total ,39 seg ,50 e) Atención al requisito ausencia medidas en conjuntos críticos en el grupo escenarios alternativos A. Flujo Total , ,00 f) Atención al requisito ausencia medidas en conjuntos críticos en el grupo escenarios alternativos B. s Flujo Total ,17 seg ,5 99

17 6.2 Análisis Comparativo las simulaciones Consiración s Interés En el análisis comparativo, figura 6.15, los resultados obtenidos en las simulaciones con el sistema IEEE-14 se pue comprobar que los costos para el caso l análisis medidas críticas, consirando todas las áreas como prioritarias, el costo es mayor que consirando separadamente cada una éstas. De la misma manera para el análisis medidas en conjuntos críticos es posible observar que el costo se incrementa cuando se trabaja el sistema sin consirar la priorización áreas Medidas Críticas ,5 Conjuntos Críticos Planeamiento con prioridad en las: s 1, 2, Figura 6.15: Análisis comparativo l costo l sistema medición para la atención los requisitos medidas y conjuntos críticos agrupados y no agrupados en áreas interés. 100

18 6.2.2 Planeamiento con escenarios topológicos alternativos En el gráfico comparativo, figura 6.16, se pue observar que los costos, al realizar un planeamiento con escenarios topológicos alternativos, se incrementan a razón l aumento l número medidores que mantendrán el sistema consirando sus posibles alteraciones (escenarios alternativos), siempre atendiendo los requisitos especificados por el proyectista , ,5 576,5 1203,5 Planeamiento con escenarios topológicos alternativos (costo) Observabilidad Medidas Críticas Conjuntos Críticos Grupo A Grupo B Figura 6.16: Análisis comparativo l costo l sistema medición para la atención los requisitos medidas y conjuntos críticos para las pruebas con escenarios topológicos alternativos. Se comprueba también, que al requerir un sistema planeamiento que satisfaga las posibles alteraciones representadas en los escenarios topológicos alternativos, el tiempo en la ejecución l sistema se incrementa en función a los requisitos especificados por el proyectista l sistema, esto bido a que el sistema garantizará la atención a los requisitos, observabilidad, ausencia medidas críticas y ausencia medidas en conjuntos críticos, en cada uno los escenario topológico consirados en el planeamiento. 101

19 Seg ,17 Planeamiento con escenarios topológicos alternativos (tiempo ejecución en seg.) ,9 55,73 98,81 165,39 49,52 Observabilidad Medidas Críticas Conjuntos Críticos 0 Grupo A Grupo B Figura 6.17: Análisis comparativo l tiempo ejecución l sistema planeamiento para la atención los requisitos medidas y conjuntos críticos, en pruebas con escenarios topológicos alternativos. 6.3 Comentarios sobre los resultados las simulaciones Analizando los resultados obtenidos en las simulaciones, cabe resaltar los siguientes puntos: a) Tal como se esperaba, se constata inicialmente que, forma general, cuanto mas restricciones son consiradas para la obtención un plano óptimo medición, se tien a una mayor redundancia, por lo tanto el plano medición se torna más caro. b) Los tiempos computacionales medios fueron menores en el sistema IEEE-14 para el planeamiento l sistema medición sin consirar escenarios topológicos interés. En el caso la consiración 3 escenarios interés los tiempos medios fueron mayores, pudiendo estos ser reducidos con el perfeccionamiento la meta-heurística empleada. c) Se verificó que la finición áreas interés para la supervisión tiene una gran influencia en la terminación l plano óptimo medición. Cuando se reduce el número barras en las áreas no prioritarias se pue obtener un plano medición a un menor costo. 102

20 d) Se verificó que la finición escenarios topológicos interés para la supervisión, pue tener una gran influencia en la terminación l plano óptimo medición. Restringiendo el número escenarios interés, se pue obtener un plano medición costo significativamente menor. e) Como era esperar, se cumplió las restricciones asignadas a las tareas interés, siendo instalados puntos medición manera que cumplan satisfactoriamente los requisitos evaluación l plano medición. 103