Análisis Geoespacial de la Red de Distribución Eléctrica

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1 1/7 Título Análisis Geoespacial de la Red de Distribución Eléctrica Nº de Registro (Resumen) 126 Empresa o Entidad Empresa de Distribución Eléctrica de Tucumán EDET S.A. Autores del Trabajo Nombre País Gabriel Horacio Ance Argentina gance@edetsa.com Palabras Clave ArcGIS, Mapas Temáticos, Análisis Geoespacial PAPER DOC 1 / 7

2 2/7 1. RESUMEN Lo que se pretende mostrar en este trabajo es la aplicación de los Softwares ArcGIS y Google Earth como herramientas para el análisis Geoespacial de la Red de Distribución eléctrica de Media y Baja Tensión. De esta manera se puede conocer el comportamiento de los datos para resolver situaciones y problemas mediante consultas, análisis temáticos, gráficos y reportes teniendo como referencia la geografía y el impacto de distintos factores. 2. DEFINICIONES 2.1 ArcGIS: Software SIG, diseñado por la empresa Enviromental Systems Research Institute (ESRI). Integra tres módulos: 2.2 ArcCatalog: Es un explorador y administrador de datos incorporados al sistema. Es el equivalente del explorador de Windows para archivos geográficos. 2.3 ArcMap: Es la aplicación central de ArcGIS que permite la visualización, consulta, análisis y representación de los datos geográficos. 2.4 ArcToolBox: Es un conjunto de herramientas que permiten convertir archivos desde y hacia otros formatos, así como realizar análisis complejos, gestionar proyecciones y realizar otras operaciones relativa a la geometría de los datos y sus tablas asociadas. 2.5 Geodatabase: Base de datos geográfica que almacena la referencia espacial y la de atributos en forma centralizada. 3. INTRODUCCION Los Sistemas de Información Geográfica son herramientas de análisis que ofrecen la posibilidad de identificar las relaciones espaciales de los fenómenos que se estudian. Es esencialmente una base de datos espacial, lo que le otorga una cualidad incomparable en el desarrollo de análisis enfocados a resolver problemas. La aplicación en estudios de distribución nos brinda la posibilidad de clasificar espacialmente información estratégica como ser la infraestructura eléctrica y los eventos asociados a la misma haciendo más eficiente la toma de decisiones. 4. DESARROLLO 4.1 Objetivos Brindar soporte GIS para los estudios y toma de decisiones de la Empresa en lo que refiere a Ingeniería, Calidad de Servicio, Planificación, Medio Ambiente, etc. En este sentido el objetivo es procesar e integrar la base de datos Geoespacial de la Red de Distribución con la Infraestructura de datos espaciales de la provincia como así también relacionar la información alfanumérica de los distintos procesos que se llevan a cabo en la empresa como por ejemplo Calidad de Servicio en la gestión de interrupciones. Esto nos lleva a la superposición de diferentes objetos (topología de la red de distribución, subestaciones transformadoras, clientes, etc.) con objetos distribuidos espacialmente que afectan al servicio eléctrico (zonas con quema de cañaverales, zonas inundables, etc). Impacto de interrupciones por zonas geográficas. 4.2 Metodología empleada para procesar los datos Para el tratamiento y administración de datos se utilizó el módulo ArcCatalog de ArcGIS, donde se crearon diferentes Geodatabase, lo cual asegura la integridad y consistencia de los mismos. a) Administración de la Información - ArcGIS ofrece varias opciones para almacenar datos espaciales y atributos. Cada formato tiene sus fortalezas y limitaciones, sin embargo, de acuerdo a las necesidades se utilizaron los siguientes formatos: - Shape (formato nativo) para datos vectoriales como por ejemplo los elementos de la red (postes, transformadores, red de distribución etc.) y datos con límites definidos (departamentos, manzanas, calles, etc.). PAPER DOC 2 / 7

3 3/7 Polígonos: Div. Política Puntos: SETs, Postes, etc Líneas: Red de Distribución Fig.1. Formas de Almacenamiento de los datos vectoriales. - Geodatabase: Al ser un contenedor que almacena datos espaciales y alfanuméricos como así también las relaciones entre ellos se organizó la misma de forma jerárquica: Fig.3. Esquema para la administración de datos. 5. Análisis Geoespacial de la Red Fig.2. Estructura de la Geodatabase. b) Fuente de datos La empresa cuenta con diferentes Bases de datos que administran la información técnica, entre ellas un GIS corporativo donde se dispone de la infraestructura eléctrica georeferenciada y los módulos informáticos que dan soporte a Calidad de Servicio en lo que refiere a cálculo de índices y gestión de interrupciones. Esto representa una dificultad a la hora de realizar análisis que involucren las dos fuentes de información. A través de ArcCatalog es viable exportarlas al formato Geodatabase y shape para ser representadas y posteriormente analizadas con las múltiples herramientas que dispone ArcMap. 5.1 Análisis de Interrupciones con ArcMap Los archivos Shape de ArcGIS que contienen la información geográfica de la red eléctrica generan automáticamente tablas con atributos espaciales, a diferencia de las tablas con datos de interrupciones que contienen solo datos estadísticos de forma alfanumérica. A través de la herramienta Join unión se puede integrar ambas tablas y representarlas geográficamente. Una vez representada es posible clasificar la información por medio de Simbología de Datos Cualitativos. Los mapas temáticos obtenidos permiten tener una visión global de la situación y canalizar los esfuerzos e inversiones a las zonas más críticas o con mayor impacto en los índices penalizados. PAPER DOC 3 / 7

4 4/7 Fig.4. Mapa Temático: Cantidad de Interrupciones por SET. Mediante la selección por ubicación Select By Location se pueden analizar por ejemplo, las interrupciones correspondientes a un solo departamento y exportarlas como un nuevo Layer. Fig.4. Mapa Temático: Cantidad de Interrupciones por Departamentos Fig.8. Mapa Temático: Interrupciones en SETs Urbanas 5.2 Análisis del Factor de Utilización de Transformadores de Distribución Para realizar este estudio se requirió la Base de datos comercial con los consumos promedio de clientes vinculados a cada SET y la Base de Datos de la telemedición de SETs (puntos fijos) de Calidad de Servicio. Luego de procesar los datos de mediciones y consumos promedios para obtener el Factor de Utilización se integró ambas Bases de Datos con la de Infraestructura Eléctrica Georeferenciada. Una manera interesante de presentar los datos es a través de una grilla de 1 Km², lo cual permite obtener la densidad de carga distribuida geográficamente al igual que el Factor de Utilización por Km². Mediante la selección por atributos Select By Atributes se puede consultar y clasificar las SETs con interrupciones basada en los valores de los campos de la tabla de atributos del archivo Para ello ArcGIS dispone de un Constructor de Consultas Query Builder el cual permite utilizar una expresión SQL para seleccionar elementos. Los elementos seleccionados pueden ser exportados a un nuevo layer con los atributos originales. Fig.9. Mapa Temático: Factor de utilización por Km² PAPER DOC 4 / 7

5 5/7 Con este mapa se pueden apreciar las zonas con factor de utilización menor al 40% (color verde) y aquellas que varían entre el 60% y 75 % (color naranja y rojo). Para tener una visión más exacta de la zona de influencia, se exportó a formato KML de Google Earth el mapa con los resultados obtenidos. Mediante el módulo ArcToolBox/Conversión Tools se puede manipular un proyecto de ArcGIS y llevarlo al formato nativo de Google Earth. Para ello es necesario revisar la coherencia en el sistema de coordenadas adoptada y la escala. También se exporto la red de distribución con las Subestaciones Transformadoras. De esta manera se obtiene un panorama real del estudio realizado. Fig.10. Sincronización entre ArcGIS y Google Earth Disponer de la topología de la de la Red de Distribución en Google Earth con sus múltiples herramientas de navegación, trazado de rutas y mediciones, nos permite realizar diversos estudios que involucran información de agentes externos, entre los que podemos citar: 5.4 Análisis del impacto de la quema de caña de azúcar en las líneas de distribución eléctrica. Fig.9. Mapa Temático: Factor de utilización por Km² exportado a Google Earth 5.3 Sincronización entre ArcGIS y Google Earth Para obtener una relación directa entre la imagen satelital y los datos representados en ArcMap se realizó una sincronización unidireccional con Google Earth mediante un Scripts en el lenguaje de Visual Basic. Esto nos permite navegar sobre ArcGIS para consultar la información que contiene la Red Eléctrica (potencia de SETs, Densidad de Demanda, Factor de Utilización, etc.) mientras automáticamente Google Earth nos posiciona exactamente en el lugar de la consulta. La provincia de Tucumán cuenta con una página Web dónde se pueden consultar datos de Infraestructura espacial como ser; zonas productivas, infraestructura vial, zonas cañeras y zonas afectadas por la quema de caña (a pesar de ser una práctica prohibida y penalizada durante la zafra). Para realizar este estudio se modelaron en ArcGIS mediante polígonos las zonas donde se produjeron estos incendios. PAPER DOC 5 / 7

6 6/7 5.5 Análisis de Interferencias de la Red de Distribución con Líneas de Alta tensión. Caso: Línea de Extra Alta Tensión de 500 KV Tramo Central Termoeléctrica El Bracho Estación Transformadora Cobos. Zona: Norte y Este de la provincia de Tucumán. El modelo se construyó en ArcMap a partir de archivos de AutoCad con el detalle de la traza y los vértices de la LEAT obteniendo una nueva capa. Para determinar las interferencias se utilizó la herramienta de Selección por Ubicación Select By Location y luego la de intersección entre dos layers (Media Tensión y LEAT). Los resultados obtenidos (18 interferencias se exportaron a Google Earth para una mayor precisión de las zonas afectadas. Fig. 10. Visualización en ArcMap y Google Earth de la Red de Distribución e afectada por la quema de cañas de azúcar durante la En la figura 10 se observan dos pantallas: La superior corresponde a ArcMap donde se puede consultar los datos característicos de la línea como el nivel de tensión, nombre de los distribuidores, Subestaciones y postes afectados por la quema de cañas de azúcar. La pantalla inferior corresponde a la imagen satelital de Google Earth, que nos permite obtener una referencia de la zona afectada. ArcMap permite además ingresar archivos de diversos formatos mediante hipervínculos (jpg, dwg, pdf, etc.) a modo de mejorar la información existente. Mediante este estudio se pueden determinar y precisar aquellos postes de madera que posiblemente fueron afectados por la quema de cañas. Esto permite direccionar los relevamientos a las zonas más afectadas para programar la renovación de los mismos. De esta manera se constituye una aplicación que pone de manifiesto información que impactaría en futuras fallas de la red de distribución por caída o quebradura de postes de madera. Fig. 11. Visualización de la Red de Distribución Interferida por LEAT de 500 KV Fig. 12. Detalle de 2 de las 18 interferencias con la LEAT de 500 KV Bracho-Cobos PAPER DOC 6 / 7

7 7/7 5.6 Análisis de la Evolución Histórica de la Red de Distribución. ArcGIS tiene la facultad de organizar y guardar la información como una colección de capas temáticas que pueden relacionarse por la geografía. Para obtener un registro histórico de la red de distribución tanto en media como baja tensión se realizó una clasificación por capas temáticas anuales que contienen atributos correspondientes a la infraestructura eléctrica (conductores, postes y columnas, transformadores, Subestaciones Transformadoras, seccionamientos, etc.). Este concepto simple pero versátil permite organizar la información a través del tiempo brindando la posibilidad de obtener reportes que permiten consultar el estado de la red año tras año y realizar un seguimiento a las extensiones de red clasificándolas de diferentes manera como por ejemplo por tipo constructivo, por origen de la inversión, por nivel de tensión, etc. 6. Conclusiones La aplicación del Software ArcGIS nos permite manejar la información de infraestructura eléctrica georeferenciada y alfanumérica de manera eficiente e integrada en proyectos que involucran la interrelación de múltiples variables técnicas y geográficas. Con ello se logra: - Mejor aprovechamiento de los datos - Disminución de tiempos en la planificación de nuevas redes de distribución. - Definir y clasificar los elementos que conforman la red de distribución mediante mapas temáticos que pueden ser difundidos a los distintos sectores de la empresa. Además la sincronización de ArcGIS y Google Earth, permite tener un enfoque global de todos los factores que afectan a la red de distribución eléctrica, orientándonos en la toma de decisiones para lograr mayor eficiencia y encaminarnos en la mejora continua del servicio eléctrico. 7. Bibliografía Fig. 13. Evolución de la Red de BT Zona Centro de Tucumán (Verde: Año 2005 Rojo: 2009) - ArcUSer (The magazine for ESRI Software Users) - Manual del Curso ArcGIS I y II (Aeroterra). - ArcMap and Google Earth Integration (Oman Maps blogspot). PAPER DOC 7 / 7