Monografias.com > Computación > Programación
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Despacho optimo de la generación (Presentación PowerPoint)




Enviado por Pablo Turmero



    Monografias.com
    Despacho Optimo de la Generación Flujo de Carga: Estimamos
    valores razonables de Pgen de las barras PV adicionalmente Pgen
    de la barra Slack es calculada por: Despacho Optimo: Pgen de las
    barras PV e incluso de la slack se calculan tal que el costo
    total de la generación sea mínimo. Función
    objetivo (Gp:) Flujo de carga Despacho Min. costo Costos de la
    generación. Límites min. y max. Datos de la red no
    FIN si Despacho Optimo o (más general) Flujo de Carga
    Optimo

    Monografias.com
    Optimización de una función sujeta a restricciones
    de igualdad El problema es minimizar la función costo:
    Sujeta a restricciones de igualdad Tales problemas pueden
    resolverse por el método de los multiplicadores de
    Lagrange. Se crea una función aumentada introduciendo un
    vector de k elementos ?: Los valores de que minimizan f sujeto a
    la igualdad g son los que resuelven las siguientes ecuaciones:
    Ejemplo 7.1: Hallar el mínimo de la función:
    (cuadrado de la distancia del origen hasta x,y). Sujeto a la
    restricción:

    Monografias.com
    Formamos la función de Lagrange: Las ecuaciones a resolver
    son: En muchos problemas la solución directa no es posible
    por lo que las ecuaciones arriba son resueltas iterativamente. De
    las dos primeras ecuaciones, encontramos x e y: Sustituyendo en
    la tercera ecuación resulta en: La que puede ser resuelta
    por Newton-Raphson: CORREGIR

    Monografias.com
    Empezando con un valor estimado de ?, un nuevo valor es
    encontrado. El proceso se repite en la dirección del
    gradiente decreciente hasta que ?f(?) es menor que un ?
    especificado. Este método es conocido como el
    método del gradiente. Para la función arriba el
    gradiente es: Utilizar la función ‘te6ej1’
    para resolver la ecuación de f(?), luego calcular x e y.
    Hallar el mínimo o el máximo dependerá de la
    dirección del gradiente, ¿Para que rango de
    estimación inicial de ? hallaremos un mínimo y para
    cual un máximo? Optimización de una función
    sujeta a restricciones de igualdad y restricciones de desigualdad
    El problema es ahora minimizar la función costo: Sujeta a
    restricciones de igualdad Se trata de formular una
    extensión de los multiplicadores de Langrange a los
    efectos de incluirlas restricciones, este método
    generalizado se le conoce como condiciones necesarias de
    optimalidad de Kuhn-Tucker. En la expresión abajo se
    incluye entonces un vector ?j de m elementos indeterminados a los
    efectos de considerar las m restricciones de desigualdad: Y a
    restricciones de desigualdad

    Monografias.com
    Siendo las condiciones necesarias las siguientes: Ejemplo: Hallar
    el mínimo de la función: (cuadrado de la distancia
    del origen hasta x,y) Sujeto a la restricción: Y a la
    desigualdad: Si el problema no está planteado de la misma
    forma los signos de los multiplicadores podrías ser
    diferentes: Planteando Las condiciones de Kuhn-Tucker son:

    Monografias.com
    Si Las ecuaciones a resolver son: Tenemos que: Resolviendo por
    Newton-Raphson: Sabemos que de la resolución de las tres
    primera ecuaciones que x=4 e y=3 Lo que viola la condición
    de desigualdad de la cuarta ecuación, por lo tanto de la
    quinta ecuación se debe cumplir que:

    Monografias.com
    COSTO OPERATIVO DE LAS CENTRALES TERMICAS En todos los casos
    prácticos el costo del generador i puede ser representado
    como: Una característica importante es la derivada del
    costo respecto a la potencia activa, lo que se conoce como costo
    incremental: $/h Pi MW ?i $/MWh Pi MW

    Monografias.com
    Aplicando el método de los multiplicadores de Lagrange: Y
    planteando las respectivas ecuaciones : Despacho óptimo de
    las unidades de generación sin considerar pérdidas
    ni límites de generación. C1 P1 C2 P2 Cng Png PD
    Nuestra función objetivo es entonces: Sujeta a la
    restricción: La primera condición resulta en : Pero
    como : La condición para el despacho óptimo: todos
    los generadores tengan el mismo costo incremental

    Monografias.com
    La segunda condición: Método analítico de
    resolución: Por un lado tenemos Para cada generador
    (i=1,…,ng) se las conoce como ecuaciones de
    coordinación. Tenemos que determinar el valor de , de la
    segunda condición: De donde: Ejemplo: El costo total de
    tres plantas térmicas en $/h está dada por: Donde
    P1, P2 y P3 están en MW. La demanda total PD es 800MW. Sin
    considerar pérdidas ni límites en la
    generación, encontrar el despacho óptimo y el costo
    total en $/h.

    Monografias.com
    Sustituyendo ? en las ecuaciones de coordinación: El costo
    total es entonces: Interpretación gráfica: P, MW
    $/MWh 8.5 150 250 400

    Monografias.com
    Ejemplo incluyendo límites en la generación: El
    costo total de tres plantas térmicas en $/h está
    dada por: Donde P1, P2 y P3 están en MW. La demanda total
    PD es 975 MW. Los límites de generación son: Sin
    considerar pérdidas, encontrar el despacho óptimo.
    P1 viola el ímite de Pmax, por lo que la
    “pego” al tope de 450MW y redespacho las otras
    dos

    Monografias.com
    P, MW $/MWh 9.16 187 305 483 450 8.9 325 9.4 200 El costo total
    sin considerar las restricción de P3: Con la
    restricción:

    Monografias.com
    Despacho Económico Optimo Incluyendo Restricciones en la
    Generación y Pérdidas Como ya hemos visto, en
    todoos los casos prácticos el costo del generador i puede
    ser representado como: Por lo tanto, la función
    aminimizar(función objetivo) es: Sujeta a la
    restricción de igualdad: Y a las desigualdades: Usando los
    multiplicadores de Lagrange y los terminos adicionales para
    incluir las desigualdades: Queda entendido que: o sea, si las
    restricciones de desiguladad no son violadas los correpondientes
    terminos no existen. Una práctica común para
    incluir el efecto de las pérdidas de la transmisión
    es expresar las pérdidas totales de la transmisión
    como una función cuadrática de las potencias de las
    unidades generadoras, cuya forma más general es: Se la
    conoce como la fórmula de Kron, y los coeficientes B son
    llamados coeficientes de pérdidas o coeficientes-B,
    más adelante se presenta la obtención de los
    mismos.

    Monografias.com
    Los valores de que minimizan L son los que anulan las derivadas
    parciales: La primera condición, y resolviendo el problema
    sin considerar en primera instancia las restrcciones de
    desigualdad: resulta en: como: la condición resulta en:
    Incremental de perdidas de transmisión Incremental del
    costo de generación “Se activan” cuando alguna
    o algunas restricciones son violadas en uno o varios generadores:
    Es común reordenarla como: Factor de penalidad del
    generador i o El incremental de las pérdidas de
    transmisión vale: Además sabemos que: Sustituyendo
    respectivamente en la expresión arriba

    Monografias.com
    Reordenando los término de la siguinete forma: Extendiendo
    la ecuación arriba a todas las plantas resulta en el
    siguiente sistema linear de ecuaciones representado en su forma
    matricial: O en su forma abreviada: En la práctica se
    resuelve: P=E D De la segunda condición: Siendo:
    Sustituyedo, nos queda: o: La resolvemos por Newton-Raphson,
    siendo entonces ?(0) la estimación inicial y ??(0) la
    pequeña desviación de la solución correcta
    tenemos:

    Monografias.com
    Expandiendo en series de Taylor hasta el término de primer
    orden: o: finaemente: Y se repite el proceso hasta que: Es menor
    que un dado valor de precisión especificado. A partir de
    la segunda iteración los valores de P de las distintas
    unidades generadores se obtienen del sistema de ecuaciones
    lineares que resuelve la primera condición: P=E D Una
    vez que converge se verifica si alguna máquina viola
    alguno de sus límites de generación, si esto es
    así, la o las unidades correspondientes pasan a generar un
    valor igual al límite que correspondiente, y se vuelve a
    entrar en el algoritmo de Newton-Raphson, siendo entonces los
    valores de generación de estas máquinas
    parámetros dados y ya no incognitas.

    Monografias.com
    Funciones matalb desarrolladas: despacho.m – función
    principal donde se implementa el algoritmo presentado. op2dat.m –
    función del estilo de red2.mat, desde donde se lee un
    archivo ascii con los datos de ls costos de las máquinas y
    sus límites operativos y se guardan en variables a ser
    usadas por las demás funciones. costogen.m –
    cálculo del costo total de la generación. costoB.m
    – se calcula los coeficientes B d la fórmula de Kron para
    el cálculo de las pérdidas en un sustema de
    transmisión.. daledes.m – rutina para corrida
    “facil” de la aplicación y realiza el procesos
    iterarativo flujo de carga despacho óptimo.
    function[]=daledes(archivo,archivo2)
    [N,pN,Barras]=red2mat(archivo);
    [mv,an,Pd,Qd,Pg,Qg,Qsh,maxerror,iter,Y]=flunrdr(N,pN); global Sb
    Zbus=full(inv(Y));
    [B,B0,B00,PL]=coefB(pN,mv,an,Pd,Qd,Pg,Qg,Qsh,Zbus);
    [costo,mwlimites]=opt2dat(archivo2,N,pN,Barras); lambda=7;
    Pgg=Pg(pN(2,1):pN(3,1)); [costototal]=costogen(Pgg,costo)
    [Nopt,dpslack,lambda,Pgg,PL]=despacho(Pd,Pg,costo,B,B0,B00,pN,N,mwlimites,lambda);
    while dpslack>0.001,
    [mv,an,Pd,Qd,Pg,Qg,Qsh,maxerror,iter,Y]=flunrdr(Nopt,pN);
    [B,B0,B00,PL]=coefB(pN,mv,an,Pd,Qd,Pg,Qg,Qsh,Zbus);
    [Nopt,dpslack,lambda,Pgg,PL]=despacho(Pd,Pg,costo,B,B0,B00,pN,N,mwlimites,lambda);
    end tabbar [costototal]=costogen(Pgg,costo) save ejemplo5b.dat
    Nopt lambda PL Pgg -append Si interesa salvar las variables hay
    que cambiar a mano el nombre del archivo

    Monografias.com
    Ejemplo Dado la red abajo, con los valores estimados de despacho
    de potencia reactiva, determinar el despacho óptimo.
    V1=1.06?0° |V2|=1.045 |V3|=1.03 30 MW 40 MW 1 2 3 4 5 20 MW
    10 MVar 20 MW 15 MVar 50 MW 30 MVar 60 MW 40 MVar 0.08+j0.24
    0.02+j0.06 0.04+j0.12 0.06+j0.18 0.06+j0.18 0.08+j0.24 0.01+j0.03
    % DATOS DE BARRA % CARGA GENERACION min max Shunt % BARRA TENSION
    MW MVAR MW MVAR MVAR MVAR MVAr SL 1 1.06 0 0 0 0 0 0 0 PV 2 1.045
    20 10 40 30 10 50 0 PV 3 1.03 20 15 30 10 10 40 0 PQ 4 1.00 50 30
    0 0 0 0 0 PQ 5 1.00 60 40 0 0 0 0 0 % % DATOS DE LINEAS % BARRA_1
    BARRA_2 RESISTENCIA REACTANCIA SUCEPTANCIA Linea 1 2 0.02 0.06
    0.060 Linea 1 3 0.08 0.24 0.050 Linea 2 3 0.06 0.18 0.040 Linea 2
    4 0.06 0.18 0.040 Linea 2 5 0.04 0.12 0.030 Linea 3 4 0.01 0.03
    0.020 Linea 4 5 0.08 0.24 0.050 % DATOS PARA DESPACHO OPTIMO DE
    LA GENERACION % archivo: ejemplo5b % % BARRA C1 C2 C3 Pmin Pmax
    Slack 200 7.0 0.008 10 85 Gen_1 180 6.3 0.009 10 80 Gen_2 140 6.8
    0.007 10 70 Coeficientes de la función costo de la
    generación y límites operativos de los
    generadores

    Monografias.com
    » daledes('ejemplo5b.m','ejemplo5b_opt.m') Flujo de carga
    no optimo Máximo error en la potencia = 0.058002 No. de
    Iteraciones = 4 Barra Tensión Angulo ——Carga——
    —Generación— Shunt Mag. grados MW MVAr MW MVAr MVAr
    Carga_1 1.019 -3.248 50.0 30.0 0.0 0.0 0.0 Carga_2 0.990 -4.406
    60.0 40.0 0.0 0.0 0.0 Gen_1 1.045 -1.782 20.0 10.0 40.0 39.4 0.0
    Gen_2 1.030 -2.664 20.0 15.0 30.0 23.3 0.0 Slack 1.060 0.000 0.0
    0.0 83.0 7.3 0.0 Total 150.0 95.0 153.0 70.0 0.0 costototal =
    1.6332e+003 Flujo de carga optimo Máximo error en la
    potencia = 0.0593484 No. de Iteraciones = 4 Barra Tensión
    Angulo ——Carga—— —Generación— Shunt Mag.
    grados MW MVAr MW MVAr MVAr Carga_1 1.019 -1.199 50.0 30.0 0.0
    0.0 0.0 Carga_2 0.990 -2.717 60.0 40.0 0.0 0.0 0.0 Gen_1 1.045
    -0.270 20.0 10.0 69.8 28.3 0.0 Gen_2 1.030 -0.481 20.0 15.0 59.1
    13.2 0.0 Slack 1.060 0.000 0.0 0.0 23.2 25.9 0.0 Total 150.0 95.0
    152.1 67.3 0.0 costototal = 1.5973e+003

    Monografias.com
    Método de Kron para obtenerlas perdidas del sistema en
    función de la potencia activa del parque generador: Matriz
    impedancia

    Monografias.com

    Monografias.com
    PQ PV+Sl PV+Sl 1

    Monografias.com
    C=C1 * C2 PV+Sl+1 PV+Sl+1 PQ PV+Sl

    Monografias.com

    Monografias.com
    Los coeficientes B son en valores pu, cuando la potencia
    está expresada en MW, los coeficientes B valen: Bij= Bij
    pu/Sb, Boi= Boi , B00= B00 pu*Sb Donde Sb son los MVA Base

    Monografias.com
    Función coefB : Esta función calcula los
    coeficientes de perdidads B, dada una red con su respectivo flujo
    de carga. Argumentos de entrada: • Matriz pN puntera de la
    matriz N. • Resultado del flujo de carga:. • Matriz
    Zbus, inversa de Ybus Argumentos de salída: •
    Coeficientes de perdidas B. • Perdidas totales en MW.
    function[B,B0,B00,PL]=coefB(pN,mv,an,Pd,Qd,Pg,Qg,Qsh,Zbus) global
    Sb; V=mv.*exp(j*deg2rad(an)); % Tensión compleja.
    Il=-1/Sb*(Pd-j*Qd)./conj(V); % Corrientes de carga en todas las
    barras. ID= sum(Il); % Sumatoria de las corrientes (ec. [13]).
    l=Il/ID; % Fracción de la corriente total (vector ec.
    [15]). sl=pN(3,1); % Ubicación de la barra slack.
    T=Zbus(sl,:)*l; % Cálculo de T (ec.[18]). nB=sl; %
    Número total de Barras. fPQ=pN(1,2); % Número de
    barras PQ. iPV=pN(2,1); % Ubicación inicio de las barras
    PV. ng=nB-fPQ; % Número total de barras de
    generación (Slack+PV). W(1:ng) = Zbus(sl,iPV:sl)/T; %
    Cálculo de w (arriba ec. [23], definiendo …).
    C1gg=eye(ng,ng); % Sub matrices que se concatenan para armar C1.
    C1g=[zeros(fPQ, ng);C1gg]; C1=[C1g,l]; % C1 C2gD=[C1gg;-W]; % Sub
    matrices que se concatenan para armar C2. C2D=zeros(ng,1);
    CnD=[C2D;-W(ng)]; C2=[C2gD,CnD]; % C2 C=C1*C2; % C
    al=(1-j*((Qg(iPV:sl)+Qsh(iPV:sl))./Pg(iPV:sl)))./conj(V(iPV:sl));
    % Elementos al=al.'; % para armar la matriz alpha (ec. [28]).
    alp=[al, -V(sl)/Zbus(sl,sl)]; % Útimo elemento de la
    diagonal de la matriz alpha. alpha=diag(alp); % Obtención
    de la matriz alpha (segun ec. [30]). H =
    real(alpha*conj(C)'*real(Zbus)*conj(C)*conj(alpha)); %
    Cálculo de H (ec. [34]). B=H(1:ng,1:ng); %
    Partición de la matriz H conforme ecuación [36].
    B0=2*H(ng+1,1:ng); B00=H(ng+1,ng+1); PL =
    Pg(iPV:sl)'*(B/Sb)*Pg(iPV:sl)+B0*Pg(iPV:sl)+B00*Sb; % Perdidas
    totales (ec.[36]) % convirtiendo los valores pu de los
    coeficiente B. (Gp:) 1

    Monografias.com
    Comentarios: (Gp:) 1 (Gp:) – C1g C1gg C2gD C2D CnD

    Monografias.com
    Ejemplo Dado la red abajo, calcular los coficientes B y las
    perdidas totales de la red. V1=1.06?0° |V2|=1.045 |V3|=1.03
    30 MW 40 MW 1 2 3 4 5 20 MW 10 MVar 20 MW 15 MVar 50 MW 30 MVar
    60 MW 40 MVar 0.08+j0.24 0.02+j0.06 0.04+j0.12 0.06+j0.18
    0.06+j0.18 0.08+j0.24 0.01+j0.03 % DATOS DE BARRA % CARGA
    GENERACION min max Shunt % BARRA TENSION MW MVAR MW MVAR MVAR
    MVAR MVAr SL 1 1.06 0 0 0 0 0 0 0 PV 2 1.045 20 10 40 30 10 50 0
    PV 3 1.03 20 15 30 10 10 40 0 PQ 4 1.00 50 30 0 0 0 0 0 PQ 5 1.00
    60 40 0 0 0 0 0 % % DATOS DE LINEAS % BARRA_1 BARRA_2 RESISTENCIA
    REACTANCIA SUCEPTANCIA Linea 1 2 0.02 0.06 0.060 Linea 1 3 0.08
    0.24 0.050 Linea 2 3 0.06 0.18 0.040 Linea 2 4 0.06 0.18 0.040
    Linea 2 5 0.04 0.12 0.030 Linea 3 4 0.01 0.03 0.020 Linea 4 5
    0.08 0.24 0.050

    Monografias.com
    clear [N,pN]=red2mat('ejemplo5b.m');
    [mv,an,Pd,Qd,Pg,Qg,Qsh,maxerror,iter,Y]=flunrdr(N,pN);
    Zbus=full(inv(Y));
    [B,B0,B00,PL]=coefB(pN,mv,an,Pd,Qd,Pg,Qg,Qsh,Zbus) B = 0.0228
    0.0017 0.0093 0.0017 0.0179 0.0028 0.0093 0.0028 0.0218 B0 =
    0.0031 0.0015 0.0003 B00 = 3.0523e-004 PL = 3.0525 Las perdidas
    totales de la red son de 3.0525 MW

    Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

    Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

    Categorias
    Newsletter