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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión) Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-1 Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión) Parámetros de Cálculo (OPF) Para ingresar al diálogo de parámetros, el usuario debe hacer clic en Análisis – Flujo de Carga Óptimo – Parámetros. En esta caja de diálogo también hay un enlace a los parámetros de Flujo de Carga aplicables al cálculo de Flujo de Carga Óptimo. Controles Generales Generadores: Generadores PV+SL V = Vprogramado para Gen. PV Fija el voltaje de nodo al valor asignado en el(los) diálogo(s) del (los) generador(es). V = Vprogramado para Gen. Slack Fija la magnitud del voltaje de nodo slack a los valores asignados en el(los) diálogo(s) del (los) elemento(s) del slack. Fijar P Fija la potencia activa de los Generadores PV al valor de operación asignado en los diálogos del Generador PV. Límites P/Q: Máx, Mín Los límites de la potencia activa y reactiva de los Generadores PV se toman de la ventana (Pmín..Pmáx). Liberar P por ..%Poper Si se entra una r no-negativa, los límites de potencia activa de los Generadores PV son: (1-r/100)*Poper <= P <= (1+r/100)*Poper Generadores: Generadores PQ Fijar P La potencia activa de los Generadores PQ se fija en Poper. Los límites de la potencia reactiva de los generadores PQ se toman del diálogo del generador (Qmín…Qmáx). Fijar Q La potencia reactiva de los Generadores PQ se fija en Qoper. Los límites de la potencia activa de los generadores PQ se toman del diálogo del generador (Pmín…Pmáx). Fijar P y Q Fija la generación de potencia activa y reactiva, en los valores de operación asignados en los diálogos del

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-1

Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Parámetros de Cálculo (OPF)

Para ingresar al diálogo de parámetros, el usuario debe hacer clic en Análisis – Flujo de Carga Óptimo – Parámetros. En esta caja de diálogo también hay un enlace a los parámetros de Flujo de Carga aplicables al cálculo de Flujo de Carga Óptimo.

Controles Generales

Generadores: Generadores PV+SL V = Vprogramado para Gen. PV

Fija el voltaje de nodo al valor asignado en el(los) diálogo(s) del (los) generador(es).

V = Vprogramado para Gen. Slack

Fija la magnitud del voltaje de nodo slack a los valores asignados en el(los) diálogo(s) del (los) elemento(s) del slack.

Fijar P Fija la potencia activa de los Generadores PV al valor de operación asignado en los diálogos del Generador PV.

Límites P/Q: Máx, Mín

Los límites de la potencia activa y reactiva de los Generadores PV se toman de la ventana (Pmín..Pmáx).

Liberar P por ..%Poper

Si se entra una r no-negativa, los límites de potencia activa de los Generadores PV son: (1-r/100)*Poper <= P <= (1+r/100)*Poper

Generadores: Generadores PQ Fijar P La potencia activa de los Generadores PQ se fija en

Poper. Los límites de la potencia reactiva de los generadores PQ se toman del diálogo del generador (Qmín…Qmáx).

Fijar Q La potencia reactiva de los Generadores PQ se fija en Qoper. Los límites de la potencia activa de los generadores PQ se toman del diálogo del generador (Pmín…Pmáx).

Fijar P y Q Fija la generación de potencia activa y reactiva, en los valores de operación asignados en los diálogos del

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

8-2 Guía del Usuario de NEPLAN V5

generador PQ. Límites P/Q: Máx, Mín

Los límites de la potencia activa y reactiva de los Generadores PQ se toman del diálogo del generador (Pmín...Pmáx, Qmín…Qmáx).

Liberar P,Q por .. %oper

Si se entra una r no-negativa, los límites de potencia activa y reactiva de los Generadores PQ son: (1-r/100)*Poper <= P <= (1+r/100)*Poper (1-r/100)*Qoper <= Q <= (1+r/100)*Qoper

Tratar límites cero de P, Q como infinito

Las potencias activa y reactiva de los generadores PQ se tratan como variables ilimitadas si el valor 0 se da como límites mínimo y máximo.

Generadores Desconectar Generadores en Pmín

Si un generador de cualquier tipo alcanza su límite Pmín en la solución del Flujo de Carga Óptimo, éste se apaga.

Desconectar Generadores PQ en Pmín

Si un generador PQ alcanza su límite Pmín en la solución del Flujo de Carga Óptimo, éste se apaga

Transformadores Reguladores Deshabilitar control (tap=tact)

Si se marca, se deshabilita la regulación de los transformadores. La posición del tap de los transformadores reguladores se fija en el valor Tap act.

Liberar controles en …%

Indica la tolerancia del valor programado para la variable (potencia, voltaje) a ser controlada por el transformador (en % del valor programado).

Forzar Si se hace clic en este botón, se impone el valor programado para el control.

Ignorar valor de ajuste en ventana

El valor programado en los datos de regulación del transformador se ignora completamente.

Control de Área Gener: con porcentajes de slack

Si se marca, los porcentajes de slack de los generadores se toman en cuenta en el Control de Área.

Conversores HVDC & FACTS Liberar Controles en ..%

Indica la tolerancia del valor programado para la variable (potencia, corriente, voltaje) a ser controlada por el conversor (en % del valor programado).

Paralelos (Shunts), SVC y STATCOM Variables Liberar Controles en ..%

Indica la tolerancia del valor programado para la variable a ser controlada por el dispositivo (en % del valor

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-3

programado). Opciones Generales Correr Flujo de Carga para Inicialización

Si se marca, se ejecuta primero un flujo de carga para obtener un punto de arranque para la optimización.

Calcular Sensibilidades de Fobj.

Si se marca, se calculan las sensibilidades de la función objetivo con respecto a Pgen, Qgen para cada nodo y las Xserie para cada rama.

Discretizar Variables El Flujo de Carga Óptimo sólo puede manipular variables continuas. Si se marca, se ejecutará entonces una última simulación de Flujo de Carga Óptimo con todas las variables discretas fijadas en sus valores enteros más cercanos.

Parámetros FC Presione este botón para desplegar el diálogo

Parámetros de Flujo de Carga.

Función Objetivo

Mín/Máx Permite decidir si el objetivo seleccionado abajo, se debe minimizar o maximizar.

Tipo Objetivo Permite escoger el tipo de objetivo: se puede seleccionar uno de los siguientes tipos: - Pérdidas de MW - Pérdidas de Mvar - Costos de generación - Importación de MW - Importación de Mvar

Grupo de Red Si se selecciona un grupo de red (área/zona) de la lista, la función objetivo seleccionada arriba se referirá sólo a este grupo en particular.

Insertar Al presionar el botón Insertar, la función objetivo definida se insertará en la tabla. La tabla puede contener varias funciones objetivo, las cuales se añadirán a la misma función objetivo, si la casilla de chequeo Activo está marcada.

Activo La función objetivo se tomará en cuenta en el proceso de optimización si la casilla de chequeo está activa.

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

8-4 Guía del Usuario de NEPLAN V5

Peso Es posible contar con optimización multi-objetivo asignando factores de peso diferentes de cero a los objetivos individuales. Los valores relativos de los coeficientes de peso normalmente se correlacionan con la importancia relativa de los objetivos individuales así como con su magnitud relativa.

Límites de Voltaje

Límites de Voltaje Abrir Límites de Voltaje

Si se marca, no se impondrán límites en las magnitudes del voltaje.

Voltaje Mínimo Frontera inferior por defecto del voltaje de nodo en la red. Este límite estará activo a menos que la opción “Abrir Límites de Voltaje” se active.

Voltaje Máximo Frontera superior por defecto del voltaje de nodo en la red. Este límite estará activo a menos que la opción “Abrir Límites de Voltaje” se active.

Liberar Límites de Voltaje por %

Indica la tolerancia en % de los límites máximos y mínimos del voltaje.

Asignar Voltajes Todo Al presionar este botón, los valores de los campos Voltaje

Mínimo y Voltaje Máximo se copian a los valores correspondientes de todos los nodos en la tabla inferior.

Nivel de Voltaje Después de presionar este botón, se puede seleccionar un nivel de voltaje de la red actual. Los voltajes máximos y mínimos de los nodos se actualizarán sólo para los nodos de ese nivel de voltaje.

Comentario: La tabla en este diálogo lista todos los nodos con sus voltajes mínimos y máximos. Estos también pueden editarse independientemente.

Límites de Rama

Límites de Rama Abrir Límites de Flujo

Si se marca, la corriente de rama o los límites de flujo no se tomarán en cuenta.

Considerar Límites Si se marca, la corriente de rama o los límites de flujo se

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-5

de Flujo considerarán en general. Ignorar límites inicialmente

Se recomienda marcarlo. Si se marca, en una primera corrida se ignoran todos los límites de corriente/flujo. Luego, se resuelve un cierto número de nuevos problemas de Flujo de Carga Óptimo sólo donde se consideren las ramas excesivamente cargadas.

Ajustar Límites de Rama

Abre el diálogo para “Asignar Límites de Flujo en Ramas” (ver abajo).

Asignar Límites de Flujo en Ramas: Seleccionar Elementos Buscar Ajusta los parámetros de Acción a un elemento particular

(campo actualmente deshabilitado) Ajustar a Área Ajusta los parámetros de Acción a todos los elementos del

área seleccionada. Ajustar a Zona Ajusta los parámetros de Acción a todos los elementos de

la zona seleccionada. Ajustar a Todos Ajusta los parámetros de Acción a todos los elementos.

Asignar Límites de Flujo en Ramas: Acción Ajustar Límite En % del valor máximo en el diálogo del elemento. Este

valor será asignado a todos los elementos seleccionados por medio de los botones “Seleccionar Elementos” (ver arriba).

Forzar Los límites de rama se pueden imponer individualmente para todos los elementos. Si se selecciona “Si”, el valor “Ajustar Límite” se asignará a todos los elementos seleccionados por medio de los botones “Seleccionar Elementos” (ver arriba). La tabla al final de este diálogo lista todos los elementos con información de límites de rama, y puede editarse.

Parámetros de Solución Este diálogo contiene parámetros relevantes al algoritmo de solución (variable interna) de optimización.

Reporte Menos/Más: Si se selecciona “Más”, el error de factibilidad en cada llamado al algoritmo de solución se despliega en la ventana Análisis.

Iteraciones Máx. Número máximo de iteraciones. Con Hessian Si/No (“Si” es recomendado). Si se selecciona “Si”, se

calcula la información de la segunda derivada, y el

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

8-6 Guía del Usuario de NEPLAN V5

proceso de optimización se acelera significativamente. Directa o Iterativa Variable interna del algoritmo de solución. Generalmente

no debe ser modificada por el usuario: Se recomienda “Iterativa”.

Permitir No-factibilidad / Sólo Factibilidad

Variable interna del algoritmo de solución. Generalmente no debe ser modificada por el usuario: Se recomienda “Permitir No-factibilidad”

Mu El factor Mu (usualmente 0.001 a 10) puede tener un gran impacto en el proceso de solución y ejecución. Este factor puede variar ampliamente dependiendo de la red y de las/el restricciones/objetivo seleccionadas/o. El usuario será motivado a experimentar con diferentes valores y escoger el que aporta el mejor desempeño para el problema particular.

Toler. Optimización Este parámetro se utiliza para el criterio de detención del proceso de solución. Un número menor probablemente resultará en más iteraciones.

Toler. Restricciones Secund.

Este parámetro se utiliza para el criterio de detención del proceso de solución. Un número menor probablemente resultará en más iteraciones.

Archivo de Solución Inicializar desde archivo

Opción actualmente deshabilitada

Guardar en Archivo Opción actualmente deshabilitada

Seguridad

Considerar restricciones de contingencias n-1

Si se marca, arrancará la optimización forzada por contingencia n-1.

Casos de Contingencia Definir Casos Si se presiona, se abrirá el diálogo Modos de

Contingencia. Aquí el usuario puede seleccionar los elementos y nodos tomados en cuenta en el Flujo de Carga Óptimo forzado por contingencia.

Ver Casos Si se presiona, aparecerá una tabla con una lista de todos los elementos y nodos seleccionados para el Flujo de Carga Óptimo forzado por contingencia n-1.

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-7

Resultados de Flujo de Carga Óptimo (OPF)

Seleccionar Resultados Los nodos y elementos que se listan en la tabla de resultados se pueden seleccionar haciendo clic en este botón. En la entrada del menú Mostrar Resultados, el usuario puede decidir, haciendo clic en una casilla de chequeo, si desea ver todos los elementos y nodos en la tabla o sólo los que se seleccionan aquí. También es posible asignar los resultados a todos los elementos y nodos de la red, o sólo a los elementos y nodos escogidos aquí. En el punto del menú Editar – Propiedades del Diagrama – Etiquetas, se puede marcar la casilla respectiva.

Mostrar Resultados Los resultados se pueden representar en diferentes tablas, cada una con su información específica.

Resumen Se muestra un resumen del Flujo de Carga. Este contiene información general sobre la red, las áreas y zonas, los elementos sobrecargados y los nodos con voltaje fuera de rango.

Resultados Nodos

Se muestran los resultados de los nodos.

Resultados Elementos

Se muestran los resultados generales de los elementos.

Resultados Detallados Elementos

Se m muestran todos los resultados de los elementos.

Todos los Resultados

Todos los resultados mencionados arriba se presentan aquí en una tabla.

Unidades Unidades de salida para la lista de salida tipo tabla. Las siguientes unidades se encuentran disponibles: V, kV, A, kA, kVA, MVA.

Archivos de Resultados

Es posible exportar o importar resultados a o de un archivo *.rlf seleccionando el archivo y presionando el botón respectivo. Estos archivos de resultados se pueden leer mediante programas externos tales como Excel, y los resultados se pueden evaluar de modo arbitrario. El archivo se puede

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

8-8 Guía del Usuario de NEPLAN V5

crear en el viejo formato 4.x o en uno nuevo para V5.x. Abajo se describen las variables de salida en las tablas de resultados. Resumen: Área/Zona Indica la red, el área o la zona para la cual son válidos los

siguientes resultados. Pérdidas P Pérdidas de potencia activa en MW, en el grupo de red. Pérdidas Q Pérdidas de potencia reactiva en Mvar, en el grupo de red. P Imp Potencia activa importada total en MW (Potencia Slack total). Q Imp Potencia reactiva importada total en Mvar (Potencia Slack total). P Gen Potencia activa generada total en MW, en el grupo de red,

incluyendo el Slack. Q Gen Potencia reactiva generada total en Mvar, en el grupo de red,

incluyendo el Slack. P Carga Potencia activa de carga total en MW, en el grupo de red. Q Carga Potencia reactiva de carga total en Mvar, en el grupo de red. Qc Paral Potencia reactiva capacitiva total en Mvar de los Paralelos

(Shunts), en el grupo de red. Ql Paral Potencia reactiva inductiva total en Mvar de los Paralelos

(Shunts), en el grupo de red. Q Comp Potencia reactiva de compensación de línea total en Mvar, en el

grupo de red. Resultados de Nodo: ID Número de identificación (ID) del nodo. Nombre Nombre del nodo. V [kV] Voltaje de nodo en kV. v [%] Voltaje de nodo en % con respecto al voltaje de nodo nominal. Angulo V Angulo del voltaje en ° con respecto al voltaje del Slack. Sens. PG Sensibilidad de la función objetivo debido a un cambio ficticio de

la generación de potencia activa en el nodo respectivo. La función objetivo se define en la pestaña correspondiente de los parámetros de cálculo.

Sens. QG Sensibilidad de la función objetivo debido a un cambio ficticio de la generación de potencia reactiva en el nodo respectivo. La función objetivo se define en la pestaña correspondiente de los parámetros de cálculo.

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-9

Descripción Descripción del nodo. Zona Zona a la que pertenece el nodo. Área Área a la que pertenece el nodo. Red Parcial Número de la red parcial a la que pertenece el nodo.

Resultados del Elemento/Resultados Detallados del Elemento: ID Número de Identificación (ID) del elemento. Nombre del Nodo Nodo al cual está conectado el elemento (Desde Nodo). Nombre del Elemento

Nombre del elemento.

Tipo Tipo de elemento. P Flujo de potencia activa a través del elemento en MW. Q Flujo de potencia reactiva a través del elemento en Mvar. I Flujo de corriente a través del elemento en kA. Angulo I Angulo de la corriente en °. Cargabilidad Cargabilidad del elemento en %. Pérdidas P Pérdidas de potencia activa del elemento. Pérdidas Q Pérdidas de potencia reactiva del elemento. P Comp Potencia activa de compensación de línea en MW. Q Comp Potencia reactiva de compensación de línea en Mvar. Tap Posición calculada del tap del transformador. Relación Relación de transformación calculada en "Tap act.". Sens. Xser Sensibilidad de la función objetivo debido a un cambio de la

reactancia capacitiva de la compensación serie ficticia. La función objetivo se define en la pestaña correspondiente de los parámetros de cálculo. La sensibilidad "Sens. Xser" se calcula para todos los elementos pasivos de dos puertos.

Teta - Angulo de la relación del transformador - Angulo de disparo o ángulo inicial en ° de un HVDC - Angulo de disparo en ° de un TCSC

Traslape Angulo de traslape en ° para un HVDC (Conversor). Margen Angulo margen de conmutación en ° para un HVDC

(Conversor) B tot Susceptancia total en mS de un SVC. X tot Reactancia total en Ohm de un TCSC.

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

8-10 Guía del Usuario de NEPLAN V5

V serie Caída de voltaje en kV de un TCSC o Voltaje Serie en kV de un UPFC.

Ángulo V serie Angulo de la caída de voltaje en ° de un TCSC o Angulo del Voltaje Serie en ° de un UPFC.

I paral. Corriente paralelo en kA de un UPFC. Ángulo I paral. Ángulo de la corriente paralelo en ° de un UPFC. P interc Potencia activa de intercambio en MW de un UPFC. Q interc. serie Potencia reactiva de intercambio (inversor conectado en

serie) en Mvar de un UPFC. Q interc. paral. Potencia reactiva de intercambio (inversor conectado en

paralelo) en Mvar de un UPFC. Deslizam. Deslizamiento de la Máquina Asincrónica. Torque Torque mecánico en Nm de la Máquina Asincrónica. V extremo abierto En caso de que un elemento se conecte sólo en un lado, el

voltaje se calcula en el extremo abierto en % del voltaje nominal del sistema del nodo en ese extremo.

On Se marca si el elemento está conectado (suiches cerrados). Descripción Descripción del elemento. Zona Zona a la que pertenece el elemento. Área Área a la que pertenece el elemento. Red Parcial Número de la red parcial a la que pertenece el elemento.

Más Resultados de OPF Con los siguientes botones se pueden mostrar más resultados y otra información específica del Flujo de Carga Óptimo:

Mostrar Variables en el Límite

Al hacer clic en este botón, se muestra una lista de todas las variables de optimización que son fijas o han alcanzado el límite superior o inferior.

Mostrar Restricciones Secundarias

Al hacer clic en este botón, se muestran todas las restricciones que son fijas o han alcanzado el límite superior o inferior.

Mostrar Controles de Red

Al hacer clic en este botón, se muestran los controles más importantes en el sistema.

Todos los datos de entrada en las tablas que se despliegan por medio de los botones anteriores, contienen generalmente el nombre y el número ID del elemento/nodo/grupo de red y un caracter adicional (p.e. Nombre de la Variable)

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-11

indicando la naturaleza de la variable o restricción desplegada. La mayoría de ellas son auto-explicativas. Las más importantes son:

• Vmag: magnitud del voltaje para nodos • Vang: ángulo del voltaje para nodos • P,Q: inyección de potencia para generadores • SIMáx1, SIMáx2: límite de flujo o corriente en el puerto 1,2 • Control de Área/Control de Zona

En caso de un Flujo de Carga Óptimo forzado por contingencia, los nombres de las variables y restricciones en estas tablas contienen una –x- donde x es entero x = 0,1,2,… Este número indica el caso de contingencia como se puede ver en Ver Casos de la pestaña Seguridad. Colorear Variables en el Límite Variables de Control

Al seleccionar esta opción, los elementos o nodos que tienen una frontera limitadora o restricción, y corresponden a una variable de control, serán coloreados con el color seleccionado en el menú Color.

Variables de Estado

Al seleccionar esta opción, los elementos o nodos que tienen una frontera limitadora o restricción, y corresponden a una variable de estado, serán coloreados con el color seleccionado en el menú Color.

Mostrar con Coloreado de OPF

Al hacer clic en este botón, el diagrama será coloreado con los colores seleccionados arriba. Todos los elementos/nodos que no tengan variables o restricciones limitadoras se colorearán de negro.

Deshacer Coloreado de OPF

Deshace el coloreado ejecutado arriba. Se recomienda deshacer el coloreado del Flujo de Carga Óptimo antes de salvar el proyecto.

Estas listas de variables de estado o variables de control en un límite son muy importantes. En un caso convergente, los valores de sensibilidad (multiplicador lambda) se dan con respecto a esta variable o restricción limitadora. En un caso no convergente, las variables que están fuera de los límites se muestran en aquellas tablas, y es más fácil identificar qué elementos u opciones se deben modificar para lograr la convergencia.

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

8-12 Guía del Usuario de NEPLAN V5

Descripción del Programa

El problema de Flujo de Carga Óptimo (OPF) se formula como un problema de optimización forzada no lineal con una función objetivo escalar y en general, no lineal. El Flujo de Carga (o flujo de potencia) (sin optimización) calcula las corrientes y los voltajes de los barrajes para todos los elementos de red de acuerdo a un ajuste fijo de valores para las inyecciones de potencia y las cargas, los ajustes del voltaje de los generadores PV y los ajustes de los taps de los transformadores reguladores. No hay grados de libertad en un cálculo de Flujo de Carga. En realidad, sin embargo, la inyección de potencia activa de un generador es un parámetro controlable (variable de control) que se puede ajustar para alcanzar ciertos objetivos. La consideración de las variables de control de la red como variables libres dentro de límites agrega grados adicionales de libertad al problema. El Flujo de Carga Óptimo controlará los ajustes de la variable de control y el estado de la red (variables complejas, corrientes de línea) que optimiza el objetivo ajustado por el usuario. Las restricciones del OPF consisten de:

• Restricciones de igualdad lineales y no-lineales: Estas son principalmente las ecuaciones de flujo o balance de potencia (ecuaciones de modelamiento de componentes, ecuaciones de Kirchhoff) y otras ecuaciones relacionadas con la red.

• Restricciones de desigualdad lineales y no lineales: No se permite que la mayoría de las variables de control y de estado excedan ciertos límites. Estas restricciones se representan con este tipo de restricciones de operación.

Estas consideraciones conducen a la siguiente descripción del programa de OPF. El OPF optimiza (minimiza o maximiza) una función objetivo sujeta a un conjunto de restricciones de igualdad y desigualdad. La función objetivo, así como las restricciones, se pueden formular como ecuaciones no lineales. El OPF está completamente integrado en el ambiente del programa NEPLAN. Las componentes del sistema de potencia de alto voltaje están interconectadas como en el cálculo de Flujo de Carga. Los resultados de OPF se escriben en casillas de resultados en la interfaz gráfica del usuario del programa NEPLAN, así como en un archivo de texto separado. En lo siguiente, este archivo se llamará Archivo de Resultados.

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-13

Optimización Forzada por Contingencia (Seguridad-Forzada) Adicionalmente, el Flujo de Carga Óptimo Forzado por Contingencia (CC-OPF) toma en cuenta restricciones que garantizan seguridad de operación del sistema n-1. N-1 significa que el sistema permanecerá en un estado de operación segura si ocurre cualquier falla simple en un nodo o elemento (contingencia). Como se enunció anteriormente, el Flujo de Carga Óptimo (OPF) sin restricciones de contingencia entrega un estado, el cual: 1. es óptimo en términos de un objetivo definido por el usuario (p.e. costo de operación) 2. satisface todas las restricciones (límites del generador, taps) de operación (ecuaciones de balanceo de potencia) y control. El CC-OPF entrega una red "estado", la cual: 1. es óptima en términos de un objetivo definido por el usuario (p.e. costo de operación) 2. satisface todas las restricciones (límites del generador, taps) de operación (p.e. ecuaciones de balanceo de potencia) y control 3. satisface todas las restricciones descritas en 2. junto con las ecuaciones de balance de potencia de la red para cada falla simple en un nodo o elemento. Es obvio que el problema de CC-OPF es similar en formulación al problema de OPF pero con sus restricciones adicionales. De hecho, el problema del caso base de Flujo de Carga Óptimo se amplifica con las ecuaciones de balance de potencia relacionadas con la post-contingencia, y se resuelve como un problema de optimización simple. Una simulación de OPF que considera K casos de contingencia tiene apenas K+1 veces el tamaño (número de restricciones y variables) del problema original. Por eso, es muy importante reducir el número de contingencias consideradas a un mínimo. Se debe ejecutar un Análisis de Contingencia antes del CC-OPF para cancelar todas las contingencias que no resulten en violaciones post-contingencia.

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

8-14 Guía del Usuario de NEPLAN V5

Función Objetivo

Los siguientes dos objetivos se explicarán con más detalle abajo: - la minimización de las pérdidas de potencia activa y - la minimización de los costos totales de generación. Minimización de las Pérdidas de Potencia Activa La minimización de las pérdidas de potencia activa se puede formular como la suma de las pérdidas de potencia activa de los elementos de red pasivos. Las pérdidas de potencia activa de un elemento es el total del flujo de potencia activa que fluye hacia el mismo. La Figura 8.1 muestra el cálculo de las pérdidas de una línea de transmisión.

Línea

Pij Pji

i j

Ppérdidas = Pij + Pji

Figura 8.1: Pérdidas de potencia activa de una línea de transmisión Todos los elementos conectados a un barraje con el potencial de tierra (elementos paralelos [shunt], cargas, generadores, etc) y los elementos reducidos (equivalentes paralelos [shunt] y serie) se excluyen de la función objetivo. Al excluir los equivalentes de red de la función objetivo, se tiene la posibilidad de aplicar esta función sólo a una región limitada de la red que sea de interés para el usuario. Minimización de los Costos Totales de Generación Para obtener una minimización de los costos totales de generación, se debe entrar una curva cuadrática para cada generador. La curva cuadrática

con P: potencia activa producida por el generador a: factor cuadrático en unidad de moneda (e.g. US$) a MW2

b: factor lineal en unidad de moneda a MW c: factor constante en unidad de moneda representa los costos de producción de un generador. Es posible minimizar los costos de generación de acuerdo a estas curvas de costos. Los factores a, b, c se entran en las cajas de diálogo de los generadores.

cPbPaPC +⋅+⋅= 2)(

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

Guía del Usuario de NEPLAN V5 8-15

Notas Importantes para el Análisis de OPF

La optimización podría tomar unos minutos cuando se aplica en redes con varios cientos de nodos. Si el OPF no encuentra una solución óptima, el usuario tiene las siguientes opciones:

• Revisar la lista de variables y restricciones que estén fuera de las fronteras/límites especificados (o incluso en un límite). Algunos de ellos pueden tener valores lambda muy grandes. Esto indica una posible degeneración del problema de OPF planteado. Inspeccionar primero los elementos/nodos con valores lambda grandes. Todos los límites liberados de las opciones (descritos arriba) se pueden usar en estos casos.

• 2. Revisar el factor Mu y experimentar con valores diferentes.

Ajuste de Fronteras y Límites Ajuste de las Fronteras del Voltaje Las fronteras superior e inferior de la magnitud del voltaje se pueden entrar individualmente para cada nodo editando los campos Vmín y Vmáx en cada diálogo de entrada o los campos correspondientes en la tabla que se muestra en la pestaña Límites del Voltaje de los parámetros de cálculo del OPF. Si un elemento controlador de voltaje (p.e. un generador PV) se conecta a un nodo y se selecciona la opción V = Vprogramado para Gen. PV, entonces el voltaje de ese nodo se fijará al valor programado del elemento controlador. Al entrar un valor positivo en el campo ´Liberar Límites de Voltaje por ..%´ de la pestaña Límites del Voltaje de los parámetros de cálculo de OPF, el usuario puede liberar o relajar los límites del voltaje globalmente en la red. Esto puede ayudar en los casos de OPF que no convergen. Ajuste de los Límites Superiores para la Corriente o Flujo en Ramas Si la opción Abrir Límites de Flujo en la pestaña Límites de Rama de los parámetros de cálculo no se selecciona, entonces se tendrán en cuenta los límites definidos en este diálogo. Los límites para todos los elementos se ingresan en los diálogos de entrada (p.e. Ir-máx o Ir-mín para líneas de transmisión o los valores en la pestaña Límites de los transformadores). El usuario puede definir un factor (en %) para cada elemento por el cual se puede multiplicar el límite individual. Este factor se puede definir globalmente para un

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Flujo de Carga Óptimo (OPF, Transmisión)

8-16 Guía del Usuario de NEPLAN V5

grupo de red o para elementos individuales de la tabla que se muestra al presionar el botón Ajustar Límites de Rama en la pestaña Límites de Rama. En general, los valores cero para estos límites corresponden a una restricción de rama inactiva (sin limitación). Ajuste de las Fronteras para la Generación de Potencia Los límites superior e inferior para los valores de inyección de la potencia activa y reactiva de generadores se pueden definir en la pestaña Límites del diálogo de entrada de las máquinas sincrónicas. Para generadores PV, valores cero del límite inferior y superior significan, en general, que no hay limitación. Es posible modificar estos límites seleccionando las opciones apropiadas en Controles Generales en los parámetros de cálculo del OPF. Ajuste de los Transformadores Regulados de Dos Devanados Los límites para la posición del tap de transformadores reguladores se determinan en el diálogo de entrada de los transformadores (pestaña Regulación). Para que la regulación esté activa en la optimización: 1) El transformador debe ser regulador (la opción Cambiador de Tap bajo Carga en el diálogo del transformador debe estar activa) 2) Se debe hacer clic en la opción Regulación Automática del Transformador en Parámetros de Flujo de Carga 3) La opción Deshabilitar Control (tap = tact) no se debe marcar. El OPF realmente optimiza para posiciones de tap continuas. Si se marca la opción Discretizar Variables en los parámetros de cálculo del OPF, entonces se ejecutará una última simulación con las posiciones del tap redondeadas (al valor superior).