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Nº Tesis: 65
 
 
Evaluación de la vulnerabilidad del sistema eléctrico de potencia en tiempo real usando tecnología de medición sincrofasorial.
 
 
Autor:  Dr. Jaime Cristóbal Cepeda Campaña
 
 
Nacionalidad:  Ecuatoriana
 
 
Fecha de defensa oral:  6/12/2013
 
 
Jurados:  Prof.Dr.-Ing.habil .István Erlich. Univ.Duisburg-Essen, Germany - Prof. Ph.D. Fernando Magnago Univ. Nac. Rio Cuarto, Argentina - Prof. Dr.-Ing. Graciela Colomé Univ.Nac.de San Juan, Argentina
 
 
Beca:  Servicio Alemán de Intercambio Académico DAAD
 
 
Estadía en el exterior
 
 
Período: -
 
 
Lugar:  -, -
 
 
Resumen:
 
 
En los últimos años, los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEPs) han sido operados cada vez más cerca de sus límites físicos debido, por ejemplo, a la inclusión de ciertos principios de desregularización del sector y a diversos motivos de tipo técnico y económico. Bajo estas condiciones, ciertas perturbaciones imprevistas pueden producir eventos en cascada que eventualmente conduzcan al sistema a colapsos. Es preciso garantizar que dichas perturbaciones no afecten la calidad y continuidad del servicio eléctrico. En tal sentido, se plantea la necesidad de desarrollar metodologías de protección del SEP que no solo resguarden a equipos y personas sino que permitan mantener la seguridad y continuidad del servicio eléctrico. Por esto, Sistemas de Protección Especiales (Special Protection Systems/Schemes - SPS) son diseñados para detectar condiciones anormales del sistema e iniciar acciones correctivas que mitiguen las posibles consecuencias de dichas situaciones anormales y permitan un desempeño aceptable del SEP. Sin embargo, las condiciones que llevan al sistema a la posibilidad de un colapso, es decir, que lo vuelven vulnerable, no son fáciles de determinar, debido a que el proceso de un colapso depende de múltiples interacciones.
Este contexto ha establecido la necesidad de desarrollar modelos matemáticos y herramientas prácticas que permitan diseñar una Red Inteligente (Smart Grid) Auto-curable (Self-Healing Grid), capaz de llevar a cabo funciones de reconfiguración y control de área extendida en tiempo real, con el objetivo de reducir el riesgo de colapsos del sistema. La evaluación de la vulnerabilidad dinámica (DVA) del sistema en tiempo real constituye una parte fundamental de este objetivo ya que permite decidir y coordinar apropiadamente las acciones de control correctivo, dependiendo de la evolución del evento en tiempo real. En la actualidad, modernas tecnologías tales como los medidores sincrofasoriales (PMUs) y los sistemas de monitoreo de área extendida (WAMS) ofrecen una novedosa estructura que facilita el diseño de mecanismos capaces de evaluar la vulnerabilidad dinámica luego de ocurrida una contingencia, lo cual podría ser usado para establecer un indicador que dispare la actuación de SPSs en tiempo real, permitiendo mejorar el desempeños de las acciones de control correctivo.
Esta tesis presenta una novedosa metodología que permite evaluar la vulnerabilidad dinámica post-contingencia, tomando en consideración cinco diferentes síntomas de alerta del sistema tales como: inestabilidad transitoria, inestabilidad oscilatoria, inestabilidad de voltaje de corto plazo, inestabilidad de frecuencia de corto plazo, y sobrecargas. La propuesta permite evaluar las dos tareas involucradas en el concepto de vulnerabilidad: i) valoración del estado de seguridad del sistema (seguridad estática y dinámica), y ii) análisis de la tendencia del sistema a cambiar sus condiciones a un estado crítico llamado “estado al borde del colapso”.
Las principales contribuciones de la tesis son: i) un novedoso método para determinar las regiones de vulnerabilidad dinámica post-contingencia (DVRs) basado en minería de datos, ii) una metodología para clasificar el estatus de vulnerabilidad del sistema usando un clasificador inteligente basado en máquinas de soporte vectorial (SVM), iii) un nuevo método probabilístico que permite ubicar PMUs considerando criterios de observabilidad dinámica de fenómenos rápidos y lentos, iv) un método para validar modelos dinámicos de componentes del sistema usando mediciones PMU, basado en el algoritmo de optimización de mapeo media-varianza en su versión enjambre (MVMOS), y v) una metodología para evaluar vulnerabilidad en tiempo real basada en varios índices de desempeño.
Todas las contribuciones de esta tesis están orientadas a evaluar vulnerabilidad en tiempo real como parte del nuevo concepto de Redes Inteligentes.