Estrategia de protección adaptativa basada en dispositivos de sobrecorriente para redes de distribución activas y microrredes CA

Abstract

Actualmente en Colombia se han establecido políticas claras para la integración de fuentes no convencionales de energías renovables en toda la cadena de producción de energía eléctrica. Esto incluye a la integración de generación distribuida y sistemas de almacenamiento de energía en los sistemas de distribución, lo cual trae significativos retos en su operación y exige la integración de infraestructura de automatización y control para lograr que estas redes operen de manera confiable y eficiente. Esto llevará a una modernización de los sistemas de distribución, transformándolos en redes de distribución activas. Uno de los principales retos es en el diseño de los sistemas de protección para este tipo de redes, dado que la integración de estas fuentes dispersas y las funcionalidades de control cambian las características de las redes de distribución convencionales. Esto ocasiona la presencia de flujos bidireccionales, niveles de cortocircuito variables, cambios en la topología por reconfiguración, la conexión y desconexión de generación distribuida y de microrredes. Todos estos cambios afectan la operación de los sistemas de protección convencionales basados en dispositivos de sobrecorriente y por lo tanto, se requiere la formulación de nuevas estrategias de protección que considere las condiciones operativas de las redes de distribución activas. Esta tesis de maestría formula una estrategia de protección adaptativa basada en dispositivos de protección de sobrecorriente con varios grupos de ajuste. La estrategia usa técnicas de clustering para agrupar las condiciones operativas que presenten semejanzas entre sí y determina el ajuste de los dispositivos de protección para cada conjunto de condiciones operativas. Para el ajuste de los dispositivos de protección de sobrecorriente, la estrategia formula el problema de coordinación de protecciones como un problema de optimización no lineal entero-mixto y determina su solución mediante el uso de una técnica de algoritmos genéticos. La estrategia fue validada en el sistema IEEE34 nodos modificado, bajo diferentes condiciones de operación que incluyen cambios de topología, entrada y salida de generadores distribuidos y entrada y salida de una microrred. Los resultados obtenidos muestran que la estrategia de protección propuesta determina el ajuste de los dispositivos de protección que minimiza sus tiempos de operación y no viola ninguna de las restricciones, lo cual garantiza la coordinación entre los dispositivos.