Planeamiento de Redes de DistribucinUna introduccin al problema

Que es planeamiento?Es proveer una expansin econmica y ordenada de los equipos y facilidades, para enfrentar la demanda elctrica futura con un aceptable nivel de confiabilidad. [Willis. 1997]Es qu debe el sistema elctrico ser capaz de hacer maana y como eso difiere de los requerimientos actuales. [Willis. 1997].Es el proceso de la expansin y el progreso del sistema, considerando la ubicacin, dimensin e importancia de los futuros crecimientos. [EBASCO-1998]

Que es planeamiento? (cont)Es el proceso mediante el cual se determinan las necesidades futuras, incluyendo una correcta dimensin, localizacin e interconexin de los esquemas de entrega de potencia. A esto se incorporan consideraciones financieras de calidad del servicio, confiabilidad, etc.Es un proceso de toma de decisiones que busca identificar las alternativas a evaluar y determinar cual es la mejor.

Cuatro preguntas claves.QU es necesario hacer para ofrecer un buen servicio?DNDE ubicar las nuevas inversiones?CUNDO sern necesarias nuevas inversiones?CMO ofrecer un buen servicio al menor costo posible?

Pasos del planeamientoIDENTIFICAR EL PROBLEMA (Definir explcitamente el rango de aplicacin y sus limites).DETERMINACION DE LOS OBJETIVOS (Qu objetivos deben ser alcanzados. Qu ser minimizado o maximizado).IDENTIFICACION DE ALTERNATIVAS (Que opciones sern evaluadas )

Pasos del planeamiento. (cont)EVALUACION DE ALTERNATIVAS (Evaluar todas las opciones sobre bases slidas).SELECCIONAR LA MEJOR ALTERNATIVA (Seleccionar la opcin que mejor satisface los objetivos con respecto al problema identificado)

IDENTIFICAR EL PROBLEMALa forma mas notoria de fallar en un examen escolar es, darle solucin al problema equivocado. Antes de comenzar la recoleccin de los datos debe identificar la naturaleza del problema a resolver.Los planificadores deben tener bien definido a que concierne el proyecto.

IDENTIFICAR LOS OBJETIVOS Usted nunca llegar a menos que sepa a donde quiere ir Los objetivos deben ser medibles de forma tal que se pueda conocer el progreso e identificar la direccin del planeamiento.Hacer una clara identificacin de los objetivos es la mejor manera de encontrarlos.

IDENTIFICAR LAS ALTERNATIVAS Es la parte mas critica del planeamiento. Identificar qu pudiera hacerse, abre las alternativas para los planificadores.No contar con una detallada evaluacin y seleccin de alternativas puede llevar a descartar una opcin si no fue considerada desde un principio.Que opciones son evaluables?Que variaciones de esas opciones son posibles?Hay que determinar el rango de posibilidades para solucionar un problema.

El tiempo y los recursos son siempre limitados y es fuerte la tentacin de suponer que podemos ver todas las opciones, solo con una rpida ojeada al problema. Un comn error entre los planificadores es utilizar un horizonte de planeamiento demasiado corto.Planeamientos de cortos periodos limitan a veces las opciones de las empresas y pueden conducir a costos mucho ms altos.Tomar un periodo de planeamiento largo no asegura por si mismo un buen trabajo pero es un paso necesario. En el planeamiento de la distribucin un periodo de 5 a 7 aos es normalmente recomendado.

Pensar con mente abierta y no tener ideas preconcebidas acerca de las soluciones, pero descartar las no viables. No suponer que la mejor alternativa envuelve hacer algo.La evaluacin de no hacer nada es el elemento clave para justificar las conclusiones de un plan. Un planificador debe siempre incluirla en la evaluacin de las opciones, documentando por qu esto falla para encontrar requerimientos o economa.

EVALUANDO LAS ALTERNATIVAS

Las alternativas deben ser estudiadas frente a una evaluacin normalizada comn y comprensible, que considere todos los aspectos pertinentes para una opcin y uno que dirija todos los objetivos.Las alternativas deben ser evaluadas frente a criterios y atributos. Criterios son requerimientos que obligan al plan a encontrar guas y normas de diseo. Un atributo es la cualidad que ser minimizada (o maximizada) mientras se alcanzan todos los criterios.

Son muchos los criterios frente a los cuales el plan necesita ser avalado, pero usualmente solo un atributo: el costo ; y un objetivo de todo planeamiento (salvo excepciones) es minimizarlo.Los criterios se refieren a los parmetros que la Empresa tiene normados para su trabajo (niveles de voltaje, perdidas, ndices de confiabilidad, etc.)El atributo es el costo que como bien se aclara se persigue minimizar.

El planeamiento de una red elctrica es, entonces, el planeamiento de varios criterios y un solo atributo, el costo. La evaluacin consiste en determinar si cada alternativa rene todos los criterios y determinar los costos para que estos sean minimizados

SELECCIONAR LA MEJOR ALTERNATIVA

Asegurar que la definicin de mejor verdaderamente est acorde con los objetivos propuestos.Si un objetivo es obtener financiamiento para reforzar una seccin de la red, entonces el proceso de evaluacin debe medir esta cualidad en cada alternativa.Si el objetivo es alcanzar requerimientos de esttica para una comunidad, sto debe ser evaluado en cada solucin.

IMPORTANCIA DEL PLANEAMIENTO

Los estudios de planeamiento permiten evaluar las condiciones de operacin actuales y futuras de una red, proponiendo las alternativas de solucin que permitan a las empresas garantizar un servicio con la calidad y garanta requeridos.

PLANEAMIENTOS A CORTO Y LARGO PLAZO

El planeamiento a corto plazo es un planeamiento tctico y su propsito es determinar qu es necesario hacer en la red en el menor tiempo entre las posibles alternativas.El planeamiento a largo plazo es un planeamiento estratgico y su objetivo es asegurar que las decisiones a corto plazo tengan un valor duradero.

Resumen Planeamiento es el proceso de identificar, evaluar y seleccionar alternativas. Para ellos los planificadores deben tener en cuenta:Identificar explcitamente los objetivos de una situacin particular de planeamiento.Eliminar alternativas no factibles previo a la evaluacin.No suponer que la mejor alternativa es hacer algo

Resumen (cont)No utilizar un horizonte de planeamiento demasiado corto.Tener en cuenta que el planeamiento a largo plazo se hace nicamente para asegurar que las decisiones de corto plazo sean de valor duradero. Revisar si la definicin de mejor esta acorde con los objetivos del planeamiento

PLANEAMIENTO DE LAS REDES PRIMARIAS DE DISTRIBUCION ELECTRICACinco pasos bsicos para el planeamiento de las redes de distribucin desde un enfoque determinista

PRONOSTICO DE LA CARGA : Qu se requiere? ; Donde? SUBTRANSMISION Cmo proporcionamos Potencia al sistemade distribucin ? SUBESTACIONES: Donde comenzar la distribucin?,Qe caracterstica tendr?ALIMENTADORES: Qu alimentadores son necesarios? Donde? Cules sern sus caractersticas?EVALUACION ECONOMICA Cules inversiones? Que costos?

Pronostico de la cargaUn pronstico de carga bien elaborado debe proporcionarnos suficiente informacin acerca de:Localizacin Magnitud Intervalo de tiempo

Que nos permite un pronstico de carga?Proyectar las cargas futuras para el planeamiento de las subestaciones y los alimentadores.Advertir los problemas de sobrecarga que se avecinan en el sistema. Realizar estudios de sensibilidad para posibles impactos de los eventos desconocidos.

Mtodos de pronostico de demanda Existen numerosos mtodos para realizar pronsticos de la carga en un rea pequea:INFORMAL: Basado en el criterio del planificador.TENDENCIA: Basado en las mximas cargas de las series histricas.SIMULACION: Trata de reproducir la respuesta del crecimiento de la carga por replica del proceso de crecimiento.

Metodo de la tendencia Es necesario: Determinar una ecuacin que relacione las variables en estudio. Compilar datos que pongan de manifiesto cuales son los valores correspondientes de las variables que se estn considerando. Trazar en un plano (x,y) los puntos, y de estos determinar una posible curva continua que se aproxime a los datos.

Curvas de aproximacionRecta minimo cuadrada : y = a0 + a1x Parbola mnimo-cuadrtica : y = a0 + a1x + a2x2 Curva cbica mnimo-cuadrtica : y = a0 + a1x + a2x2 + a3x3 Curva mnimo-cuadrtica de grado n: y = a0 + a1x + a2x2 + a3x3 + ..+ anxn

Ecuaciones paramtricasRecta mnimo cuadrticaParbola mnimo cuadrtica

Pasos para la aplicacin del mtodoConfeccin del diagrama de dispersinSeleccin de la curva de ajusteCalcular el sistema de ecuaciones paramtricasCalcular los coeficientes aiDeterminar los valores del pronstico para el perodo establecido.

Pasos para la ..(cont)Comprobar la bondad del modelo mediante el ndice de correlacin n es el valor medio de la serie de datos. yim valor que toman las estimaciones. yi valor de cada una de las mediciones Mientras ms cercano a uno el valor de n, mejor ser el modelo y su pronstico

EjemploLa demanda mxima de un circuito de distribucin durante los ltimos 10 aos ha tenido el comportamiento que se muestra en la tabla:Estime el consumo para los aos 2005 y 2006.Ao 1995 1996 1997 1998 1999 Demanda MW 6,12 5,83 6,71 6,92 6,89Ao 2000 2001 2002 2003 2004 Demanda MW 8,35 8,91 8,0 9,23 9,82

Para determinar la recta se ejecuta la siguiente tabla de clculos

AoXYxi- xtyi - ytXi2XiYi(Yi-Yfi)2(Yim ymi)2198806,12- 4,5- 1,520,256,750,1412,400198915,83- 3,5- 1,7912,256,2650,1193,380199026,71- 2,5- 0,91 6,252,2750,0110,922199136,92- 1,5- 0,7 2,251,050,0130,563199246,89- 0,5- 0,73 0,250,3650,3310,608199358,35 0,5 0,73 0,250,3650,2070,462199468,91 1,5 1,29 2,251,9350,3421,538199578,00 2,5 0,38 6,250,9500,5700,109199689,23 3,5 1,6112,255,6350,0022,434199799,83 4,5 2,2120,259,450,0464,666S x 45Sy =76,7X = 0Y=- 0.02SX2=82,5SXY=35,535S= 1,782S = 17,089

Determinacin de la rectaY= XY* X / X2 Y = 35,535 X / 82,5 = 0,431 X; que expresada en el sistema original de coordenadas ser: y - 7,62 = 0,002 + 0,431 ( x - 4,5 ) y = 5,681 + 0,431 x;

Grado de exactitud nX 0 1 2 3 4Y 5,681 6.112 6,543 6,974 7,405X 5 6 7 8 9Y 7,836 8,267 8,698 9,129 9,560Los valores del modelo son ymi=7,621buen modelo

SimulacinMtodos Formales. Por medio de modelos matemticos que describen las relaciones entre los distintos componentes del sistema, establecen un pronstico del comportamiento de determinada variable. Curvas de Ajuste; Uso del Suelo. Series Temporales.

Comparacion de los metodos.Los 3 mtodos presentan errores pequeos para planeamientos a corto plazo pero cuando el horizonte se extiende, la diferencia es acuciada.

Simulacin cont.Mtodos no formales. No utilizan modelos matemticos, se valen de analogas con fenmenos naturales. Redes Neuronales.

Red Neuronal

Pronstico de la demanda con red neuronal artificialError Mximo=9.55% Error Mnimo=0.69% Error Medio=4.5334%DiaMesHoraTemp. minTemp. MaxHumedad relativa max.Humedad relativa min.Precipitaciones

Planeamiento de la subestacin es la clave de un buen planeamiento pues las subestaciones son precisamente el punto de transicin entre la transmisin y la distribucin Deben determinarse la capacidad, el tamao, la localizacin y el plazo necesario. Al mismo tiempo debe tenerse en cuenta la interaccin con otras subestaciones cercanas. La tendencia moderna es tener pocas subestaciones grandes ya que de esta forma se minimizan los requisitos de ubicacin

Decisiones claves en el planeamiento de las subestaciones DNDE sern localizadas?QUE capacidad tendrn?CUNDO se construyen o amplan?QUE rea servir?La confiabilidad, eficiencia y economa de los sistemas de potencia dependen principalmente de cmo estn localizadas las subestaciones y lneas a las que sirven

Algo a tener en cuentaPlanificar la subestacin tiene influencia no solo del pronstico de demanda y consumo, sino tambin de la forma del grfico de carga y del movimiento que experimenta el centro de cargas de la regin, tanto como de las restricciones de planificacin fsica, cuestiones estas sensibles a un alto grado de indeterminacin

Planeamiento de los alimentadores

En este paso se determina la configuracin, cantidad, traza, seccin, desconectivos, fases y equipamiento de cada alimentador, subordinando sto a la necesidad de servir la carga con los niveles de confiabilidad fijados.Un problema similar se plantea en el planeamiento de la subtransmisin.

Algo mas! Es necesario determinar:ruta ptima de cada uno de los circuitos radiales de distribucin primaria.nmero de circuitos de cada subestacin,cantidad, capacidad y ubicacin de cada una de las subestaciones.

Que datos son necesarios?Tipos de carga a servir, Topografa del terreno del rea analizada.Ofertas y precios de elementos de redes elctricas.Estadsticas de afectaciones del servicio elctrico a consumidores.Polticas de desarrollo a mediano y largo plazo para el rea bajo estudio.Anlisis tcnico econmico de cada una de las partes integrantes del proceso.

Evaluacin Econmica

No hay proyecto sin alternativas y la presencia de las mismas obliga a la seleccin. Se resuelve por la utilizacin de criterios generales de optimizacin a partir de evaluaciones parciales deterministas, que al final definen la alternativa de mayor grado de factibilidad en el ambiente en el cual se encuentra el proyecto.

Algoritmo para la evaluacion

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