FLUJO ÓPTIMO DE POTENCIA CONSIDERANDO RESTRICCIONES Y CRITERIOS DE ESTABILIDAD DE TENSIÓN

Este trabajo presenta una metodología matemática implementando un algoritmo computacional que permite resolver el problema del flujo óptimo de potencia incorporando restricciones y criterios de estabilidad de tensión. Específicamente, el algoritmo ejecuta una minimización de costos operativos en el despacho de potencia activa y reactiva de un sistema eléctrico de potencia, considerando los flujos de potencia en líneas de transmisión, balances nodales, límites técnicos del sistema y restricciones de seguridad relacionadas con condiciones de estabilidad de tensión. La incorporación de restricciones de seguridad de tensión en problemas de optimización para determinar el flujo óptimo de potencia, permite incrementar el margen de cargabilidad del sistema y también tomar en cuenta aspectos de seguridad.La metodología se realiza en el lenguaje de programación Python mediante el paquete de modelación de problemas de optimización Pyomo para formular las diferentes condiciones del sistema de potencia. Las simulaciones se realizan con dos enfoques, el primero con variables continuas (problema no lineal) y el segundo con variables discretas (problema no lineal entero-mixto). El problema no lineal se resuelve con el solver ipopt que implementa un método de punto interior dual primario utilizando búsquedas de líneas basadas en métodos de filtro (Fletcher y Leyffer), mientras que el problema no lineal entero-mixto se resuelve con el solver Bonmin, que está basado en el método de punto interior de orden superior o ramificación y poda.Finalmente, el algoritmo propuesto es validado en redes eléctricas tipo IEEE y en una red reducida del Sistema Eléctrico Nacional. Lo resultados obtenidos del flujo de potencia óptimo son comparados con los resultados de Matpower para verificar el correcto funcionamiento del algoritmo. Luego, los tiempos de simulación se comparan entre las distintas redes para ver la relación que existe entre el tamaño del sistema y el tiempo. Del análisis de la convergencia, tiempo de resolución y niveles de seguridad se obtienen las conclusiones del trabajo.
 This thesis presents a mathematical method adding a computational algorithm that allows solving an optimal power flow with the restrictions for voltage stability. Specifically, the mathematical algorithm executes a minimization of operating cost in the dispatch of active and reactive power of an electrical power system, considering the transmission lines power flows, nodal balances, technical limits of the system and security restrictions related to voltage stability conditions. The incorporation of voltage security restrictions in optimization problems to determine the optimal power flow allows increasing the system’s chargeability margin and also taking into account security aspects.The methodology is done in the Python programming language using the Pyomo optimization problem modeling package to formulate the different power system conditions. The simulations are applied in two approaches, the first with continuous variables (non-linear problem) and the second with discrete variables (mixed integer non-linear programming). The non-linear problem is solved with the ipopt solver, which implement a primal-dual interior point method and uses line searches based on filter methods (Fletcher and Leyffer), while the mixed integer non-linear problem is solved with the Bonmin solver, which is based on the inner point method of higher order or branch and bound algorithm.Finally, the proposed algorithm is validated in electrical networks of the IEEE type and in a reduced network of the National Electric System. The results obtained from the optimal power flow are compared with the results of Matpower to verify the correct operation of the algorithm. Then, the simulation times are compared between the different networks to see the relationship that exist between the system size and the time simulation. The conclusions of this thesis are obtained from the convergence analysis, resolution time and security levels.