Edición No. 20, Issue I, Julio 2023
1. INTRODUCCIÓN
Los sistemas de distribución de energía eléctrica
generalmente tienen miles de consumidores conectados
en medio o bajo voltaje consumidores que pueden ser
residenciales, comerciales, industriales, entre otros, los
cuales requiere un servicio de suministro de electricidad
con altos niveles de confiabilidad [1]. En los últimos
años, se han incorporado significativamente equipos de
generación distribuida en los sistemas de distribución;
equipos que tienen diferentes tecnologías como solar
fotovoltaica, aerogeneradores, pequeñas centrales
hidroeléctricas, etc. Además, algunos equipos de
generación distribuida se instalan y operan con sistemas
de almacenamiento de energía, con el fin de aprovechar
sus excedentes de energía eléctrica[2], [3].
La generación distribuida y los sistemas de
almacenamiento de energía forman parte de un área más
amplia y de gran importancia en sistemas de distribución,
conocida como recursos energéticos distribuidos. La
generación distribuida se caracteriza porque los equipos
de generación están ubicados cerca de una o varias cargas
(demandas), y sus potencias nominales son más bajas en
comparación con las grandes centrales de generación
conectadas en sistemas de transmisión. Por ejemplo,
equipos de generación distribuida en Ecuador tienen una
potencia nominal menor a 10 MW [4].
Los sistemas de generación distribuida se encuentran
cada vez más cerca de las cargas. En consecuencia, tienen
el potencial de disminuir las interrupciones del servicio
eléctrico a los usuarios por las fallas presentadas en el
sistema de distribución. Por ejemplo, un usuario
residencial en Estados Unidos tiene una media de 90
minutos de duración sin energía al año, de los cuales 70-
80 minutos se atribuyen a defectos que se producen en el
sistema de distribución [5].
La planificación operativa de sistemas de distribución
es una actividad muy importante para las empresas
distribuidoras. El primer artículo orientado a la
planificación operativa de sistemas de distribución
estudia la ubicación de banco de capacitores y
reconectadores [6]; el estudio, considera restricciones de
radialidad y límites térmicos de equipos, el trabajo no
considera curvas de carga y sistemas de generación
distribuida, que forman parte de los sistemas de
distribución actuales. Sin embargo, estos aspectos deben
considerarse bajo la nueva realidad de los sistemas de
distribución, puesto que, hoy en día no es posible analizar
un sistema sin generación distribuida.
Con respecto a la confiabilidad, es importante
mencionar que un sistema de distribución con bajos
niveles de confiabilidad, tiene costos menores, una
reducción entre 40% - 50% aproximadamente, que un
sistema de distribución con mayor confiabilidad [5]. Esto
debido al costo de instalar más redes con las
posibilidades de transferencia de carga, con equipos de
seccionamiento, protección y con capacidad de
integración y automatización. Por esta razón, la inversión
realizada en la confiabilidad de un sistema de
distribución debe ser el resultado de un análisis de
ingeniería de la mejor manera posible.
El estudio de investigación previo considera criterios
de confiabilidad basados en interrupciones permanentes
presentadas en sistema de distribución [7]. En [8] se
consideran los costos y variaciones de voltaje asociados
con interrupciones permanentes dentro de la función
objetivo del problema de optimización desarrollado. Por
otra parte, en [9] se investiga la reconfiguración optima
de una red de distribución mediante la manipulación de
dispositivos operativos, que reconectan secciones de la
red de distribución en el menor tiempo posible.
En [3], [10], [11], [12], los autores discuten la
necesidad de una herramienta para el análisis de los
sistemas de distribución, que se implemente, en un
software libre y de código abierto, que proporcione
soporte para la planificación operativa del sistema de
distribución (SD’s). Esta herramienta debería, considerar
equipos de protección y seccionamiento, y sistemas de
comunicación para la automatización en la red y recursos
distribuidos en conjunto con los inversores inteligentes.
En este contexto, el Electric Power Research Institute
(EPRI) desarrolló el Software OpenDSS, que es una
solución flexible y personalizada, diseñada
específicamente para enfrentar los desafíos que presentan
las empresas de distribución. OpenDSS permite modelar
y simular fácilmente tecnologías convencionales y
avanzadas, características activas y controles de
distribución.
Parte de la operación en la red y la estructura de
planificación integrada de sistemas de distribución, es la
inserción de la confiabilidad y la calidad del servicio
dentro del modelo de largo, mediano y corto plazo,
aplicado en las empresas distribuidoras de energía [13].
En este escenario, en la Regulación 002/20 contempla los
indicadores relacionados con los diversos fenómenos que
cubren la calidad del servicio, como FMIK (Frecuencia
Media de Interrupción por kVA nominal instalado) y
TTIk (Tiempo Total de Interrupción por kVA nominal
instalado). Los indicadores proporcionan información
muy importante que permite actuar sobre su sistema,
realizando acciones operativas eficientes y efectivas.
En todo el mundo, en forma genérica, se utilizan
indicadores de calidad del servicio, como el Índice de
Frecuencia de Interrupciones Promedio del Sistema
(SAIFI) y el Índice de Duración de Interrupción
Promedio del Sistema (SAIDI), que son los que se
contemplan en este trabajo.
En [14], [15] y [16], los autores presentan el impacto
de la Generación Distribuida (GD) en la planificación de
la operación de redes de distribución de medio voltaje,
utilizando algoritmos genéticos (AG) como técnica de
optimización, la cual, es una metaheurística que busca
identificar la mejor solución de una manera tentativa