Optimización del Cálculo de Flujo de Carga en Sistemas de Potencia

Métodos de Solución de Flujos de Carga

El cálculo de tensiones y flujo de potencia mediante computadoras para pequeños sistemas de potencia es formidable, aunque puede realizarse manualmente. Sin embargo, la solución de grandes sistemas de potencia, y en condiciones específicas como las requeridas por el análisis de sistemas reales, exige herramientas sofisticadas de cálculo.

La primera solución de flujo de potencia fue realizada con una computadora analógica para propósitos especiales, denominada AC Network Analyzer, desarrollada a fines de la década de 1920. Los sistemas de potencia bajo estudio fueron representados por una red equivalente a escala. Este equipo permitió el análisis de una variedad de condiciones de operación y planes de expansión, pero el tiempo de preparación era considerable.

Debido a las grandes cantidades de equipos involucrados, solo alrededor de cincuenta Network Analyzers estaban operativos a mediados de la década de 1950.

Las computadoras digitales comenzaron a emerger a finales de la década de 1940 como herramientas de cálculo. Para mediados de los años cincuenta, computadoras digitales de gran escala, con suficiente velocidad y tamaño para manejar los requerimientos de cálculo de sistemas de potencia, estuvieron disponibles. Paralelo al desarrollo del hardware, se desarrollaron algoritmos eficientes para resolver las ecuaciones de redes. Ward y Hale desarrollaron un programa de flujo de potencia muy útil usando un procedimiento iterativo de Newton modificado en 1956. Las aplicaciones del algoritmo iterativo de Gauss-Seidel siguieron al poco tiempo. Las investigaciones continuaron y el método de Newton-Raphson fue introducido a principios de la década de 1960. Considerables investigaciones se han llevado a cabo a lo largo del tiempo para aumentar el rendimiento de estos algoritmos, haciéndolos más robustos, capaces de manejar componentes adicionales de sistemas de potencia y permitiendo el cálculo de sistemas de mayor tamaño.

Datos Asociados a las Barras

Cuando se realizan estudios de flujo de potencia, se especifican normalmente los tipos de barras en el sistema, los cuales son cuatro:

• Barra de Carga
• Barra de Generación
• Barra Swing
• Barra Desconectada

1 Barra Flotante o Slack Bus

Es una barra a la que se le especifica una tensión constante en magnitud y fase. El generador efectivo en esta barra suministra las pérdidas en el sistema de potencia. Esto es necesario porque el valor de las pérdidas se desconoce hasta que se completa el cálculo de las corrientes. Para que esto sea posible, una barra debe carecer de limitaciones de potencia y ser capaz de compensar las pérdidas del sistema.

La ubicación de la Slack Bus puede complicar los cálculos, pero siempre debe utilizarse la barra que se aproxime a una barra de potencia infinita.