Balance óptimo de fases en redes de distribución trifásicas considerando la compensación de potencia reactiva en derivación con bancos de condensadores de paso fijo
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2022-12-26
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Descripción
El método de optimización de agujeros negros (BHO) se aplica en esta investigación para resolver el problema de la compensación óptima de potencia reactiva con bancos de condensadores de paso fijo en redes trifásicas considerando el problema de equilibrio de fase simultáneamente. Un enfoque de optimización maestro-esclavo basado en el BHO en la etapa maestra considera una codificación discreta y el método de flujo de potencia de aproximación sucesiva en la etapa esclava. Se proponen dos evaluaciones diferentes para medir el impacto de la compensación de potencia reactiva en derivación y las estrategias de equilibrio de fase. Estas evaluaciones incluyen un enfoque de metodología de solución en cascada (CSM) y una metodología de solución simultánea (SSM). El enfoque CSM resuelve el problema de equilibrio de fase en la primera etapa. Esta solución se implementa en la red de distribución para determinar las baterías de condensadores de paso fijo instaladas en la segunda etapa. En el SSM, ambos problemas se resuelven utilizando un único vector de codificación. Los resultados numéricos en los sistemas de bus IEEE 8 e IEEE 27 demuestran la eficacia de la metodología de solución propuesta, donde el SSM presenta los mejores resultados numéricos en ambos alimentadores de prueba con reducciones de alrededor del 32,27 %. y 33,52%, respectivamente, en comparación con el CSM. Para validar todos los logros numéricos en el ambiente de programación MATLAB se utilizó el software DIgSILENT para realizar validaciones cruzadas. Cabe destacar que la selección del software DIgISLENT se basa en su amplio reconocimiento en la literatura científica y la industria por realizar validaciones cuasi-experimentales como etapa previa a la implementación física de cualquier intervención de red en redes eléctricas y de distribución
Resumen
The black hole optimization (BHO) method is applied in this research to solve the problem of the optimal reactive power compensation with fixed-step capacitor banks in three-phase networks considering the phase-balancing problem simultaneously. A master–slave optimization approach based on the BHO in the master stage considers a discrete codification and the successive approximation power flow method in the slave stage. Two different evaluations are proposed to measure the impact of the shunt reactive power compensation and the phase-balancing strategies. These evaluations include a cascade solution methodology (CSM) approach and a simultaneous solution methodology (SSM). The CSM approach solves the phase-balancing problem in the first stage. This solution is implemented in the distribution network to determine the fixed-step capacitor banks installed in the second stage. In the SSM, both problems are solved using a unique codification vector. Numerical results in the IEEE 8- and IEEE 27-bus systems demonstrate the effectiveness of the proposed solution methodology, where the SSM presents the better numerical results in both test feeders with reductions of about 32.27% and 33.52%, respectively, when compared with the CSM. To validate all the numerical achievements in the MATLAB programming environment, the DIgSILENT software was used for making cross-validations. Note that the selection of the DIgISLENT software is based on its wide recognition in the scientific literature and industry for making quasi-experimental validations as a previous stage to the physical implementation of any grid intervention in power and distribution networks
Palabras clave
Problema de balance de fases, Compensación reactiva en derivación, Optimización agujero negro, Aproximaciones sucesivas, Solución flujo de potencia, Metodología solución en cascada, Metodología solución en simultáneo