| Revista: | Ingeniería (Bogotá) |
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| Número de sistema: | 000538197 |
| ISSN: | 0121-750X |
| Autores: | Nivia Torres, Daniel Julián1 Salazar Alarcón, Guillermo Alejandro1 Montoya, Oscar Danilo2 |
| Instituciones: | 1Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá. Colombia 2Universidad Tecnológica de Pereira, Risaralda. Colombia |
| Año: | 2022 |
| Periodo: | Sep-Dic |
| Volumen: | 27 |
| Número: | 3 |
| País: | Colombia |
| Idioma: | Español |
| Resumen en español | Contexto: El crecimiento acelerado de las ciudades y áreas rurales requiere de la adecuada expansión del sistema eléctrico de distribución para atender de manera eficiente, confiable y segura los requerimientos de energía eléctrica de usuarios comerciales, residenciales e industriales. Para atender a los diferentes usuarios de la red eléctrica, una metodología típica empleada por los operadores de red corresponde a la asignación óptima de los calibres de los conductores asociados a las rutas de distribución, teniendo en cuenta su costo de inversión y operación para un horizonte de planeación determinando. Método: Para resolver el problema de selección óptima en redes de distribución trifásicas, se propone la aplicación de un algoritmo de optimización de la familia de las técnicas combinatoriales conocido como algoritmo metaheurístico de Newton (AMN). La principal ventaja del AMN es que emplea reglas de evolución basadas en la primera y segunda derivadas de la función objetivo, las cuales se aplican a cada individuo de la población. Además, las reglas de evolución del AMN hacen que este algoritmo tenga un balance adecuando entre la exploración y la explotación del espacio de soluciones a medida que avanza el proceso iterativo. Resultados: Validaciones numéricas en dos sistemas de distribución trifásicos compuestos de 8 y 27 nodos con escenarios de operación balanceada y desbalanceada demuestran que el AMN alcanza la solución óptima reportada en la literatura para el sistema de 8 nodos y mejora los reportes científicos para el sistema de prueba de 27 nodos en ambos escenarios de prueba. Conclusiones: Los resultados obtenidos mediante la aplicación del AMN al problema de selección óptima de conductores en sistemas de distribución demuestran la eficacia de la metodología de solución propuesta para problemas de programación no lineal entera mixta en ingeniería eléctrica con tamaños exponenciales del espacio de soluciones. Además, los resultados reportados para los sistemas de prueba de 8 y 27 nodos constituyen un punto de referencia para futuras investigaciones. |
| Resumen en inglés | Context: The accelerated growth of cities and rural areas requires the adequate expansion of electrical distribution systems in order to meet the electrical energy requirements with efficiency, reliability, and safety for commercial, residential, and industrial users. To serve the different users of the electrical network, a typical methodology used by network operators corresponds to the optimal assignment of the calibers of the conductors associated with the distribution routes. This selection is made while considering its cost of investment and operation for a determined planning horizon. Method: To solve the problem regarding optimal selection in three-phase distribution networks, the application of an optimization algorithm of the family of combinatorial techniques known as Newton’s metaheuristic algorithm (NMA) is proposed. The main advantage of the NMA is that it uses evolution rules based on the first and second derivatives of the objective function, which are applied to each individual in the population. In addition, the evolution rules of the NMA cause this algorithm to have a proper balance between the exploration and exploitation of the solution space as the iterative process advances. Results: Numerical validations in two three-phase distribution systems composed of 8 and 27 nodes with balanced and unbalanced operation scenarios show that the NMA reaches the optimal solution reported in the literature for the 8-node system and improves the scientific reports for the 27-node test system in both test scenarios. Conclusions: The results obtained through the application of the NMA to the problem regarding the optimal selection of conductors in distribution systems demonstrate the effectiveness of the proposed solution methodology for mixed integer nonlinear programming problems in electrical engineering with exponential sizes of the solution space. Furthermore, the reported results for the 8-node and 27-node test systems constitute a benchmark for further research. |
| Palabras clave: | Algoritmo metaheurístico de Newton, Redes de distribución trifásicas, Sistemas eléctricos desbalanceados, Flujo de potencia trifásico, Selección óptima de conductores, Optimización combinatorial. |
| Keyword: | Newton’s metaheuristic algorithm, Three-phase distribution networks, Unbalanced electrical systems, Three-phase power flow, Optimal selection of conductors, Combinatorial optimization. |
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