5: Introducción al flujo de carga

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James Kirtley
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

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Aunque las redes de energía eléctrica están compuestas por componentes que son (o pueden aproximarse a ser) lineales, el flujo de energía eléctrica, real y reactivo, es una cantidad no lineal. El cálculo del flujo de carga en una red es la solución a un conjunto de ecuaciones no lineales. El propósito de esta nota es describir cómo se pueden calcular los flujos de carga de red.

Este es solo un tratamiento elemental de este problema: todavía hay bastante actividad en la literatura profesional en relación con los algoritmos de flujo de carga. La razón de esto es que las redes de servicios eléctricos suelen ser bastante grandes, teniendo miles de autobuses, por lo que la cantidad de esfuerzo computacional requerido para una solución es sustancial. Se dedica mucho esfuerzo a hacer el cálculo de manera eficiente. Esta discusión, y el pequeño programa de computadora al final de esta nota, utiliza el algoritmo más crudo posible para este propósito. No obstante, por los problemas relativamente simples que vamos a estar haciendo, debería funcionar bien.

5.1: Flujo de potencia
El flujo de energía en una red está determinado por el voltaje en cada bus de la red y las impedancias de las líneas entre buses. El flujo de energía dentro y fuera de cada uno de los buses que son terminales de red es la suma de los flujos de energía de todas las líneas conectadas a ese bus.
5.2: Entrada en autobús
Ahora bien, si la red en sí es lineal, las interconexiones entre buses y entre buses y tierra pueden resumirse en una matriz de impedancia de bus multipuerto o su inversa, la matriz de admitancia de bus. Resulta que la matriz de admisiones es fácil de formular.
5.3: Técnica Iterativa Gauss-Seidel
Esta es una de las muchas técnicas para resolver el problema del flujo de carga no lineal. Cabe señalar que esta técnica de solución, aunque sencilla de usar y fácil de entender, tiene una tendencia a utilizar mucho cálculo, particularmente en el trabajo de grandes problemas.
5.4: Ejemplo- Programa Simple—Minding
Se adjunta a esta nota un script de MATLAB que configurará llevar a cabo el procedimiento Gauss—Seidel para redes con las simples restricciones descritas aquí.
5.5: Ejemplo
Considera el sistema que se muestra en la Figura 1. Este sencillo sistema cuenta con cinco autobuses (numerados del 1 al 5) y cuatro líneas. Dos de los autobuses están conectados a generadores, dos a cargas y el bus 5 es el “bus oscilante”, representado como un “bus infinito”, o suministro de voltaje.