En un sistema de distribución radial, los alimentadores separados irradian de una sola subestación y alimentan a los distribuidores en un solo extremo. En la figura se muestra un diagrama de línea único de un sistema radial para la distribución de CA.
Aquí la subestación suministra energía a un distribuidor AB al final A a través del alimentador OC. Este sistema solo se emplea cuando la energía se genera a bajo voltaje y la subestación se encuentra en el centro de la carga.
- Su costo inicial es mínimo.
- Es el sistema de distribución más simple.
- El final del distribuidor más cercano al extremo de alimentación estaría muy cargado.
- Los consumidores dependen de un único alimentador y distribuidor. Por lo tanto, cuando se produce una falla en el alimentador o distribuidor, el suministro se corta a todos los consumidores que están al lado de la falla lejos de la subestación.
- Los consumidores en el extremo más lejano (b) del distribuidor estarían sujetos a graves fluctuaciones de voltaje debido a cambiar la carga en el distribuidor.
Debido a las limitaciones anteriores, este sistema se usa solo para corta distancia.
En este sistema, el alimentador se cierra sobre sí mismo, es decir, forma un anillo completo y, por lo tanto, el nombre principal del anillo de nombre. La figura muestra el sistema principal del anillo de CA, donde BCDAB es el alimentador cerrado suministrado por la subestación S en el punto B. Los diversos distribuidores están conectados a los puntos A, C y D del alimentador.
¿Qué es un esquema radial y ejemplos?
El sistema radial es la disposición de distribución eléctrica más simple y el menos costoso en términos de costo inicial del equipo. También es la disposición menos confiable, ya que solo usa una sola fuente de utilidad.
Con el sistema radial simple, la pérdida de la fuente de utilidad, el transformador o el equipo de servicio o distribución dará como resultado una pérdida de servicio. Foto: Eaton.
El sistema radial simple convencional recibe energía en el voltaje de suministro de utilidad en una sola subestación y pasa el voltaje al nivel de utilización. La pérdida de la fuente de utilidad, el transformador o el equipo de servicio o distribución dará como resultado una pérdida de servicio.
Además, las cargas deben cerrarse para realizar el mantenimiento del sistema. Este acuerdo se usa más comúnmente cuando la necesidad de un bajo costo inicial, la simplicidad y la economía espacial superan la necesidad de una mayor confiabilidad.
El equipo típico para esta disposición del sistema es una subestación de una sola unidad que consiste en un interruptor primario fusionado, un transformador de tamaño suficiente para suministrar las cargas y una tabla de paso de bajo voltaje.
Una de las principales ventajas del sistema radial simple es que se puede ampliar fácilmente mediante la inclusión de transformadores adicionales. La fiabilidad aumenta con un mayor número de subestaciones, ya que la pérdida de un transformador no dará como resultado una pérdida de servicio para todas las cargas.
Foto: El sistema radial simple se puede ampliar fácilmente mediante la inclusión de transformadores adicionales. Cuadrado D.
¿Cómo se hace un esquema radial?
La estructura de una red de distribución tiene grandes efectos en la economía, la confiabilidad del suministro de energía y la inversión de un sistema de energía. Para obtener una topología óptima de posibles topologías, necesitamos resolver un problema de optimización que tiene como objetivo encontrar una estructura radial que satisfaga las restricciones operativas. Como base para resolver este problema de optimización, el esquema de codificación es representar las configuraciones candidatas por una serie de códigos. Las topologías numéricas candidatas y los códigos invisibles llevarían a baja eficiencia o convergencia prematura. Este documento presenta un esquema efectivo que puede producir rápidamente todas las configuraciones radiales de una red de distribución. Para reducir el requisito computacional del espacio de soluciones, la red inicial se simplifica como un gráfico topológico que reserva ramas de bucle y nodos T. Y una matriz de incidencia de la cadena de rama de bucle se deriva del análisis de la relación entre dos bucles. Luego, los principios de selección de interruptores de cada variable están diseñados para determinar los rangos de las variables. Todas las soluciones de candidatos radiales están disponibles rápidamente mediante la aplicación de la teoría de la combinación. El esquema presentado minimiza el número de soluciones y evita el procedimiento de verificación radial tedioso en vista de evitar cualquier solución inviable. La validez del esquema propuesto se verifica mediante ejemplos ilustrativos.
La estructura topológica de la red de distribución juega un papel vital en la mejora de la confiabilidad y eficiencia del sistema de energía (Narimani et al. 2014). Los alimentadores de distribución están conectados en una estructura radial que se mantiene alterando adecuadamente el estado de los interruptores instalados en las redes de distribución. Hay dos tipos de interruptores, es decir, interruptores de sección e interruptores de unión. Los interruptores de seccionalización normalmente son interruptores cerrados en la conexión de las secciones de línea y los interruptores de unión normalmente son interruptores abiertos en las líneas de enlace que conectan dos alimentadores primarios. Al cambiar el estado de algunos interruptores, las cargas se pueden transferir de un alimentador a uno adyacente para generar una topología de red reconfigurada. Por lo tanto, las combinaciones de conmutación determinan las estructuras de red reconfiguradas en un sistema de distribución. Hay muchas topologías candidatas posibles en una red de distribución debido a la gran cantidad de combinaciones de conmutación de candidatos. Es un problema de optimización combinatoria complicado para obtener una topología óptima de estas topologías candidatas. Esta optimización tiene como objetivo encontrar una estructura radial que satisfaga las restricciones operativas. Los algoritmos de inteligencia artificial se han utilizado ampliamente para abordar el problema de optimización recientemente (Tang et al. 2014; Rao et al. 2013; Hu et al. 2014; Tolabi et al. 2011; Gupta et al. 2014; Alonso et al. 2015; Golshannavaz et al. 2014). Un esquema de codificación, como se acerca la base de la optimización de inteligencia, es representar las configuraciones candidatas mediante una serie de códigos decimales.
Las variables de control del esquema de codificación son los interruptores y los interruptores de unión, que se expresan como un conjunto de número decimal. El espacio de codificación depende del número de posibles soluciones generadas a partir del esquema de codificación. El espacio de la solución se compone de todas las combinaciones posibles de variables de control. Los códigos de soluciones factibles en el espacio de solución se denominan códigos válidos y las topologías correspondientes satisfacen las restricciones de la reconfiguración de la red. El tamaño del espacio de la solución aumentará a medida que aumente las soluciones candidatas. Además, la gran escala del espacio de solución se alteraría del proceso de optimización si se identifica una solución óptima a partir de soluciones numéricas posibles. Además, la validez de las soluciones garantiza que se obtenga una nueva solución significativa en cada generación combinando códigos originales. Evidentemente, un buen esquema de codificación tiene una influencia significativa en el tiempo de eficiencia y convergencia de optimización.
Se proponen varios esquemas de codificación para resolver el problema de optimización (Sivanagaraju et al. 2008; Fontan 2008; Zhu 2002; Sawa 2009; Andervazh et al. 2013; Wu y Tsai 2011; Asrari et al. 2015; Jikeng et al. 2013; De. Macedo Braz y De Souza 2011; Santos et al. 2010). Un intento de expresar todos los interruptores como un conjunto de variables de configuración se presenta en Sivanagaraju et al. (2008). Cada parámetro del vector de solución representa un interruptor. Dado que el valor 0 y 1 denota que un interruptor está abierto o cerrado, se llama codificación binaria. Fontan (2008) ha propuesto un vector característico mejorado que la cadena de topología de red almacena solo las posiciones de conmutadores abiertos. Se ha presentado una estrategia de codificación basada en mantener constante el número de acordes en Zhu (2002). Sawa (2009), Andervazh et al. (2013) y Wu y Tsai (2011) emplean una estrategia de codificación de bucle entero decimal que solo se abre un interruptor en cada bucle fundamental. Se construye una tabla de búsqueda basada en el conjunto de corte de bucle y cada bucle se considera como una variable de control. El número de cada interruptor abierto está alineado con el orden del número de bucle. Un grupo de enteros decimales corresponde exclusivamente a una solución candidata. Basado en la estrategia de codificación de bucle entero, se presenta un esquema de codificación basado en la confiabilidad en Asrari et al. (2015). Para un sistema de distribución con interruptores M y interruptores de unión, las posibles soluciones en Sivanagaraju et al. (2008), Fontan (2008), Zhu (2002) y Sawa (2009) son 2M, CM-LN, MN y ∏Inmi, donde MI es el número de interruptores en el bucle fundamental y L es el número de interruptores fuera de los bucles. . Por ejemplo, en un sistema de 33 buses con M = 37 y n = 5, el número de combinaciones de conmutación candidata en Sivanagaraju et al. (2008), Fontan (2008), Zhu (2002) y Sawa (2009) son 1.3744 × 1011, 376,992, 69,343,957 y 242,550, respectivamente. Y la proporción de soluciones factibles es solo 0.00004, 13.46, 0.0732 y 20.92 %. El requisito computacional de estos esquemas es considerable y requieren un tedioso procedimiento de verificación radial para eliminar las soluciones inviables. Como resultado, el rendimiento de los métodos de optimización se reduce drásticamente porque la validación de las soluciones generalmente lleva mucho tiempo. Jikeng et al. (2013) propone un método que utiliza un árbol básico para obtener la topología radial de la red de distribución. La codificación secuencial y la codificación de profundidad de nodo se presentan en De Macedo Braz y De Souza (2011) y Santos et al. (2010). Aunque las soluciones candidatas generadas por estos enfoques son todos códigos válidos, el esquema de codificación es complejo a medida que exigen algoritmos de optimización con parámetros dinámicos. Además, estos esquemas en (De Macedo Braz y De Souza 2011; Santos et al. 2010) no pueden usarse para calcular las soluciones factibles en vista de su gran tamaño de los espacios de solución.
Este documento propone una estrategia de codificación efectiva que mitiga la carga computacional y obtiene rápidamente todas las configuraciones candidatas en una red de distribución. La red inicial se simplifica como un gráfico topológico que solo reserva los nodos T de los bucles y las cadenas de ramas correspondientes. Se establece una matriz de cadena de rama de bucle de acuerdo con la relación entre dos bucles de red simplificada. Combinando con los principios diseñados para seleccionar variables de rama, todas las soluciones posibles que satisfacen las condiciones de restricción se obtienen fijando el elemento diagonal de la matriz. Todas las soluciones inviables se pueden evitar por completo, por lo que conduce a una reducción dramática del tamaño del espacio de solución. El experimento numérico se ejecutó para evaluar el esquema de codificación propuesto en comparación con los métodos (Sivanagaraju et al. 2008; Fontan 2008; Zhu 2002; Sawa 2009; Asrari et al. 2015; Jikeng et al. 2013; de Macedo Braz y de Souza 2011 2011 ).
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