Reducción de costos operativos en sistemas eléctricos de potencia mediante la conmutación de líneas de transmisión usando una estrategia heurística

Las redes eléctricas enfrentan nuevos desafíos debido al crecimiento de la demanda, la expansión de la interconexión entre sistemas de potencia y las restricciones en la infraestructura de transmisión, lo que puede generar congestión en las líneas, pérdidas de energía y sobrecostos operativos. Para...

Full description

Autores:
Vera Zambrano, Juan Camilo
Álvarez Arévalo, Mario Andrés
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Repositorio:
RIUD: repositorio U. Distrital
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.udistrital.edu.co:11349/93091
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/11349/93091
Palabra clave:
Conmutación de líneas de transmisión
Flujo óptimo de potencia
Reducción de costos operativos
Programación entera mixta no lineal
Congestión en líneas de transmisión
Ingeniería Eléctrica -- Tesis y Disertaciones Académicas
Conmutación (Telecomunicaciones)
Líneas telefónicas -- Mantenimiento y reparación.
Sistemas de transmisión de datos
Telecomunicaciones
Matlab -- Programa de computadoras -- Comunicaciones
Transmission line switching
Optimal power flow
Operational cost reduction
Transmission line congestion
Mixed-integer nonlinear programming
Rights
License
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Para evaluar su viabilidad y eficacia, se analizaron sistemas de 5, 118 y 3374 nodos utilizando MATPOWER en MATLAB, demostrando que esta metodología permite redistribuir el suministro de potencia respetando los límites operativos y reduciendo costos. En el sistema de 5 nodos, la desconexión de la Línea 6 redujo los costos en un 13.61%, en el sistema de 118 nodos la desconexión de la Línea 104 permitió una reducción del 0.0433%, y en el sistema de 3374 nodos la desconexión de la Línea 1116 resultó en una disminución del 0.0729%, representando un ahorro significativo en términos absolutos debido a la magnitud del sistema.Electric power networks face new challenges due to growing demand, the expansion of interconnection between power systems, and transmission infrastructure constraints, which can lead to line congestion, energy losses, and increased operational costs. To address these issues, this document proposes transmission line switching as a strategy to reduce operational costs and improve system efficiency by strategically disconnecting certain lines to optimize power flow. This approach is formulated as an optimal power flow problem with binary variables and is solved using mixed-integer nonlinear programming. To evaluate its feasibility and effectiveness, power systems with 5, 118, and 3374 buses were analyzed using MATPOWER in MATLAB, demonstrating that this methodology enables power supply redistribution while respecting operational limits and reducing costs. In the 5-bus system, disconnecting Line 6 reduced costs by 13.61%; in the 118-bus system, disconnecting Line 104 led to a 0.0433% reduction; and in the 3374-bus system, disconnecting Line 1116 resulted in a 0.0729% decrease, representing a significant absolute savings due to the system's scale.pdfspaUniversidad Distrital Francisco José de CaldasConmutación de líneas de transmisiónFlujo óptimo de potenciaReducción de costos operativosProgramación entera mixta no linealCongestión en líneas de transmisiónIngeniería Eléctrica -- Tesis y Disertaciones AcadémicasConmutación (Telecomunicaciones)Líneas telefónicas -- Mantenimiento y reparación.Sistemas de transmisión de datosTelecomunicacionesMatlab -- Programa de computadoras -- ComunicacionesTransmission line switchingOptimal power flowOperational cost reductionTransmission line congestionMixed-integer nonlinear programmingReducción de costos operativos en sistemas eléctricos de potencia mediante la conmutación de líneas de transmisión usando una estrategia heurísticaReduction of operational costs in power systems through transmission line switching using a heuristic search strategybachelorThesisMonografíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fAbierto (Texto Completo)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Aazami, R., Talaeizadeh, V., and Daniar, S. (2017). Transmission switching cost modeling and determination candidate Lines for participation in joint energy and reserve markets. AUT Journal of Electrical Engineering, 49(1):39–52.Agarwal, A., Pandey, A., and Pillegi, L. (2022). Continuous Switch Model and Heuristics for Mixed-Integer Problems in Power Systems.Andrés, P., Almeida, M., Francisco, D., and Galarza, C. (2019). Estado del Arte de conmutación de líneas de transmisión con análisis de contingencias. I+D Tecnológico, 15(2):98–106.Atul, D. and Singh, M. (2024). A BRIEF REVIEW FOR POWER QUALITY PROBLEMS EVALUATION, RELIABILITY, CONCERNS AND VARIOUS MITIGATION – ISJEM Journal.Barrows, C., Blumsack, S., and Bent, R. (2012). Computationally efficient optimal Transmission Switching: Solution space reduction. IEEE Power and Energy Society General MeetingBosupally, D., Muniyamuthu, V., and Muktevi, C. (2023). Congestion Management of Power Systems by Optimal Allocation of FACTS devices using Hybrid Techniques. International Journal of Electrical and Electronics Research, 11(2):299–307Capitanescu, F. and Wehenkel, L. (2014). An AC OPF-based heuristic algorithm for optimal transmission switching. Proceedings - 2014 Power Systems Computation Conference, PSCC 2014.Díaz González, C. (2017). Despacho económico de cargas en un sistema eléctrico de potencia: modelado, simulación y análisis.El-Sayed, E. I., Al-Gazzar, M. M., Seif, M. S., and Soliman, A. M. A. (2022). Energy management of renewable energy sources incorporating with energy storage device. International Journal of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS), 13(2):883–899.Fang, X., Li, F., Wei, Y., and Cui, H. (2016). Strategic scheduling of energy storage for load serving entities in locational marginal pricing market. IET Generation, Transmission and Distribution, 10(5):1258– 1267.Fattahi, S., Lavaei, J., and Atamturk, A. (2019). A bound strengthening method for optimal transmission switching in power systems. 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IEEE Transactions on Power Systems, 26(1):12–19.ORIGINALVeraZambranoJuanCamilo2025.pdfVeraZambranoJuanCamilo2025.pdfapplication/pdf1116093https://repository.udistrital.edu.co/bitstreams/33fe32d8-339f-4b1e-936a-6d91e2d758e1/download08d860641d3c90e1d96f3ec3982f4b2bMD53Licencia de uso y publicacion.pdfLicencia de uso y publicacion.pdfapplication/pdf215158https://repository.udistrital.edu.co/bitstreams/313ff84f-bd9a-4351-835f-6f91fd371a56/downloadbb7272461a5b537a267319da7a8b9bf2MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-87167https://repository.udistrital.edu.co/bitstreams/c5379873-bed6-4a0d-98ad-5aeae504fa4e/download997daf6c648c962d566d7b082dac908dMD54THUMBNAILVeraZambranoJuanCamilo2025.pdf.jpgVeraZambranoJuanCamilo2025.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6941https://repository.udistrital.edu.co/bitstreams/2ff9d73a-6418-44de-b888-093c602c38e5/download30e6ddcbd95f25a45a1a7e948c94b43bMD56Licencia de uso y publicacion.pdf.jpgLicencia de uso y publicacion.pdf.jpgIM 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