Análisis de herramientas computacionales libres utilizadas en el modelado y en la solución del problema de optimización en la ubicación de capacitores y de la generación en redes de distribución radiales
Este trabajo de grado presenta un análisis detallado de herramientas computacionales libres empleadas en el modelado y solución de problemas de optimización asociados a la ubicación óptima de bancos de capacitores y generación distribuida en redes eléctricas de distribución radiales. Se analizaron m...
- Autores:
-
Hoyos Vallejo, Juan Camilo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Autónoma de Occidente
- Repositorio:
- RED: Repositorio Educativo Digital UAO
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:red.uao.edu.co:10614/15108
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/10614/15108
https://red.uao.edu.co/
- Palabra clave:
- Ingeniería Eléctrica
Redes eléctricas
Electric networks
Solvers
Optimización matemática
Redes eléctricas de distribución
Ubicación óptima de capacitores
Ubicación óptima de generación distribuida
Pérdidas de potencia
Herramientas computacionales libres
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- Derechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2023
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Este trabajo de grado presenta un análisis detallado de herramientas computacionales libres empleadas en el modelado y solución de problemas de optimización asociados a la ubicación óptima de bancos de capacitores y generación distribuida en redes eléctricas de distribución radiales. Se analizaron modelos matemáticos no lineales y no lineales enteros mixtos para representar el comportamiento del sistema eléctrico y las decisiones de ubicación de capacitores y generación distribuida. Dichos modelos fueron implementados computacionalmente en los lenguajes AMPL y Julia, evaluando aspectos de usabilidad como sintaxis, curva de aprendizaje y documentación. Para la solución de los modelos se probaron los solvers de optimización Ipopt, Knitro y Bonmin, seleccionados por su capacidad para resolver problemas no lineales. Los modelos y solvers fueron aplicados a los sistemas de prueba de 33, 69 y 83 barras. Los resultados experimentales obtenidos con los sistemas de prueba evidencian reducciones significativas en las pérdidas de potencia activa del sistema mediante la ubicación óptima de bancos de capacitores y unidades de generación distribuida. El análisis comparativo de las plataformas computacionales demuestra que AMPL, como lenguaje de modelado algebraico, permite una implementación computacional más directa de las ecuaciones matemáticas del modelo. Por el contrario, Julia, al ser un lenguaje de programación general, requiere de construcciones de programación más elaboradas para la representación efectiva de las relaciones matemáticas. Asimismo, la documentación integrada de AMPL resultó más completa y consistente en comparación con la documentación colaborativa de JuMP para Julia. En cuanto a los solvers, los experimentos computacionales evidencian un desempeño superior del solver comercial Knitro frente a los solvers de código abierto Bonmin e Ipopt en términos de escalabilidad y tiempos de ejecución. En conclusión, este trabajo aporta un análisis de herramientas computacionales libres como lo son AMPL y Julia para modelar y resolver problemas de optimización en el contexto de redes eléctricas de distribución. Los resultados obtenidos permiten identificar fortalezas y limitaciones de las plataformas computacionales y solvers evaluados, proporcionando elementos para seleccionar los más adecuados según las necesidades del caso |
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Hoyos Vallejo, J. C. (2023). Análisis de herramientas computacionales libres utilizadas en el modelado y en la solución del problema de optimización en la ubicación de capacitores y de la generación en redes de distribución radiales (Proyecto de grado). Universidad Autónoma de Occidente. Cali. Colombia. https://red.uao.edu.co/handle/10614/15108 |
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[1] R. Dos Reis Gonçalves, «Modelos de programação linear inteira Mista para resolver problemas de Otimização de sistemas de distribuição de Energia elétrica radiais», Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira - Sp, 2013. [2] L. A. Gallego Pareja, J. M. Lopez Lezama, y O. Gomez Carmona, «Optimal Placement of Capacitors, Voltage Regulators, and Distributed Generators in Electric Power Distribution Systems», Ingeniería, vol. 25, n.o 3, pp. 334-354, oct. 2020, doi: 10.14483/23448393.16925. [3] A. Karbowski y K. Wyskiel, «Comparative Study of AMPL, Pyomo and JuMP Optimization Modeling Languages on a Flood Control Problem Example», Pomiary Automatyka Robotyka, vol. 25, n.o 4, pp. 19-24, dic. 2021, doi: 10.14313/par_242/19. [4] R. Anand, D. Aggarwal, y V. Kumar, «A comparative analysis of optimization solvers», Journal of Statistics and Management Systems, vol. 20, n.o 4, pp. 623-635, jul. 2017, doi: 10.1080/09720510.2017.1395182. [5] J. 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Dichos modelos fueron implementados computacionalmente en los lenguajes AMPL y Julia, evaluando aspectos de usabilidad como sintaxis, curva de aprendizaje y documentación. Para la solución de los modelos se probaron los solvers de optimización Ipopt, Knitro y Bonmin, seleccionados por su capacidad para resolver problemas no lineales. Los modelos y solvers fueron aplicados a los sistemas de prueba de 33, 69 y 83 barras. Los resultados experimentales obtenidos con los sistemas de prueba evidencian reducciones significativas en las pérdidas de potencia activa del sistema mediante la ubicación óptima de bancos de capacitores y unidades de generación distribuida. El análisis comparativo de las plataformas computacionales demuestra que AMPL, como lenguaje de modelado algebraico, permite una implementación computacional más directa de las ecuaciones matemáticas del modelo. Por el contrario, Julia, al ser un lenguaje de programación general, requiere de construcciones de programación más elaboradas para la representación efectiva de las relaciones matemáticas. Asimismo, la documentación integrada de AMPL resultó más completa y consistente en comparación con la documentación colaborativa de JuMP para Julia. En cuanto a los solvers, los experimentos computacionales evidencian un desempeño superior del solver comercial Knitro frente a los solvers de código abierto Bonmin e Ipopt en términos de escalabilidad y tiempos de ejecución. En conclusión, este trabajo aporta un análisis de herramientas computacionales libres como lo son AMPL y Julia para modelar y resolver problemas de optimización en el contexto de redes eléctricas de distribución. Los resultados obtenidos permiten identificar fortalezas y limitaciones de las plataformas computacionales y solvers evaluados, proporcionando elementos para seleccionar los más adecuados según las necesidades del casoProyecto de grado (Ingeniero Electricista)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2023PregradoIngeniero(a) Electricista69 páginasapplication/pdfspaUniversidad Autónoma de OccidenteIngeniería EléctricaFacultad de IngenieríaCaliDerechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2023https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Ingeniería EléctricaRedes eléctricasElectric networksSolversOptimización matemáticaRedes eléctricas de distribuciónUbicación óptima de capacitoresUbicación óptima de generación distribuidaPérdidas de potenciaHerramientas computacionales libresAnálisis de herramientas computacionales libres utilizadas en el modelado y en la solución del problema de optimización en la ubicación de capacitores y de la generación en redes de distribución radialesTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/redcol/resource_type/TPhttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32Hoyos Vallejo, J. C. (2023). Análisis de herramientas computacionales libres utilizadas en el modelado y en la solución del problema de optimización en la ubicación de capacitores y de la generación en redes de distribución radiales (Proyecto de grado). Universidad Autónoma de Occidente. Cali. Colombia. https://red.uao.edu.co/handle/10614/15108[1] R. Dos Reis Gonçalves, «Modelos de programação linear inteira Mista para resolver problemas de Otimização de sistemas de distribuição de Energia elétrica radiais», Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira - Sp, 2013.[2] L. A. Gallego Pareja, J. M. Lopez Lezama, y O. Gomez Carmona, «Optimal Placement of Capacitors, Voltage Regulators, and Distributed Generators in Electric Power Distribution Systems», Ingeniería, vol. 25, n.o 3, pp. 334-354, oct. 2020, doi: 10.14483/23448393.16925.[3] A. Karbowski y K. 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