Este documento propone reconfiguraciones en los circuitos de nivel II del sistema de distribución local zona Tundama para mejorar la continuidad del servicio durante contingencias sencillas. Describe el sistema de distribución, incluyendo sus subestaciones y circuitos. Luego, presenta una metodología de nueve pasos que incluye modelar el sistema en Neplan, estudiar posibles reconfiguraciones para minimizar pérdidas y mejorar la tensión, y validar los resultados usando otra técnica como optimización por enjambre de partículas.

1. Trabajo titulado:
RECONFIGURACIÓN DE LOS CIRCUITOS DE NIVEL II DEL SISTEMA DE
DISTRIBUCIÓN LOCAL BUSCANDO LA ATENCIÓN DE LA DEMANDA EN
CONTINGENCIAS SENCILLAS.

2. OBJETIVO GENERAL
Proponer reconfiguraciones en los circuitos de nivel II, como mecanismo
para mejorar la continuidad del servicio.

3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Recopilar información del sistema de distribución local (SDL).
• Analizar el tipo de contingencias sencillas que se presentan en el SDL.
• Definir la técnica de reconfiguración que mejor se adapte a las
necesidades del sistema de distribución local (SDL).

4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analizar las posibles reconfiguraciones con la ayuda de reportes de análisis de flujos de
carga.
• Realizar un informe de las reconfiguraciones que ofrezcan las mejores condiciones
(óptimos), para el funcionamiento del sistema.

5. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Con la finalidad de satisfacer la demanda en el suministro de energía eléctrica, los
operadores de red (OR) deben realizar grandes inversiones o adoptar estrategias para
minimizar los costos de inversión y operación aprovechando los recursos existentes.
Se realizan interrupciones programadas.

6. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN LOCAL ZONA TUNDAMA
Tabla 1. Subestaciones que componen el sistema de distribución local zona Tundama.
Subestación
Potencia nominal
(MVA)
Tensión Primario/
Secundario (kV)
Número
I 10 34,5/13,8 14767
II 15 34,5/13,8 15017
III 20 34,5/13,8 14800
Fuente: Empresa de Energía de Boyacá EBSA S.A. E.S.P.

7. Tabla 2. Circuitos que componen el sistema de distribución local zona Tundama.
ZONA
SUBESTACIÓN CIRCUITO
I
1
2
3
4
II
5
6
7
III
8
9
Fuente: Empresa de Energía de Boyacá EBSA S.A. E.S.P.

8. Los eventos de energía no suministrada que mas se presentan en la zona son:
• Falla en linea
• Transformador quemado
• Árbol o rama sobre redes del SDL
• Mantenimiento de linea
• Remodelación, reposición o ampliación en el SDL
AFECTACIONES POR CIRCUITO.
CONTINGENCIAS SENCILLAS

9. SUSTENTO DE LA TÉCNICA DE RECONFIGURACIÓN DE SISTEMAS DE
DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA.
La reconfiguración de sistemas de distribución de energía eléctrica consiste, en alterar la
topología de las redes a través de la apertura de interruptores normalmente cerrados (NC) y
el cierre de enlaces que son interruptores normalmente abiertos (NA).

10. El objetivo del procedimiento es:
• Eliminar todas las mallas de la red.
• Minimizar las pérdidas de potencia del sistema.
• Mejorar la calidad del servicio
• Restauración de la mayor cantidad de cargas ante contingencias en el sistema.
• Balance de carga entre alimentadores.
• Los niveles de tensión deben quedar entre los límites establecidos.
La técnica de solución utilizada en este trabajo es del tipo heurística.

11. FORMULACIÓN MATEMÁTICA
Función objetivo:
𝑀𝑖𝑛 𝑓 =
𝑙=1
𝑁𝐿
𝑘𝑙𝑅𝑙𝐼𝑙
2
𝑙 ∈ 𝑁𝐿 (1)
Restricción 1: Corriente en las ramas
𝑘𝑙 𝐼𝑙 ≤ 𝐼𝐼𝑚𝑎𝑥 𝑙 ∈ 𝑁𝐿 (2)
Restricción 2: Tensión en los nodos
𝑉𝑙𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑉𝑖 ≤ 𝑉𝑙𝑚𝑎𝑥 𝑖 ∈ 𝑁 (3)
Restricción 3: Primera ley de Kirchhoff
𝑔𝑖 𝐼, 𝑘 = 0 (4)

12. FORMULACIÓN MATEMÁTICA
Restricción 4: Segunda ley de Kirchhoff
𝑔𝑖 𝑉, 𝑘 = 0 (5)
Restricción 5: (Topológica), asegura una solución radial sobre el conjunto de estructuras posibles.
𝜑 𝑘 = 0 (6)
Restricción 6: (Viabilidad), todos los nodos deben estar interconectados por alguna rama.
Restricción 7: (Radialidad), el número de ramas debe ser menor que el número de nodos 𝑘𝑙 ∗
𝑁𝐿 = 𝑁 − 1.

13. METODOLOGÍA
Comprende 9 etapas, que se observan en el siguiente diagrama de flujo.

14. MODELAMIENTO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN EN NEPLAN.

15. REDUCCIÓN DEL SISTEMA
.
Nodos del nuevo sistema.
Fig. 1. Sistema de Distribución LocaL

16. PARÁMETROS A CONSIDERAR PARA LA SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE
DISTRIBUCIÓN LOCAL ZONA TUNDAMA EN EL PROGRAMA NEPLAN.
DATOS DE CARGA PARA CADA NODO DEL SISTEMA
Con la reducción del sistema a nodos principales se procede a estimar la demanda para
cada nodo utilizando la tabla de demanda máxima diversificada de las normas de diseño
de redes de distribución de energía eléctrica –EBSA.
Se utiliza la ecuación (7), para calcular la demanda para cada transformador.
𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑘𝑉𝐴 = 𝑁° 𝑑𝑒 𝑈𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 ∗ 𝑘 ( 7)
𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑘 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑.

17. Tabla 12. Impedancia de secuencia para las líneas.
CIRCUITO secuencia 0 (Ω/km) secuencia 1 (Ω/km)
Resistencia Reactancia Resistencia Reactancia
HOSPITAL 14706 0,88985 1,98902 0,71659 0,43705
AUTOPISTA 14709 0,88985 1,94789 0,71659 0,43705
SIMÓN BOLÍVAR 14710 1,2814 1,95736 1,10814 0,45834
CAMILO TORRES 14713 0,75374 1,93127 0,58409 0,43225
CENTRO 14716 0,88985 1,94001 0,71659 0,44098
BOYACÁ 14770 0,88985 1,98902 0,71659 0,41648
SAN LUIS 14771 0,88985 1,98902 0,71659 0,43705
COGOLLO 14772 1,2814 1,96524 1,10814 0,4544
SEMINARIO 14773 0,88985 1,98902 0,71659 0,41648
Fuente: Autor.

18. ESTUDIO DE RECONFIGURACIÓN DE REDES DE DISTRIBUCIÓN.
ESTUDIO DE RECONFIGURACIÓN EN NEPLAN

19. RESULTADOS
Después de llevar a cabo el estudio de reconfiguración las
nuevas condiciones de operación del sistema a tener en cuenta
son:
• Maniobras para llevar a cabo la reconfiguración.
• Perfil de tensión.
• Pérdidas del sistema.

20. ANÁLISIS DEL SISTEMA EN CASO DE CONTINGENCIA.
CASO 1.
Para el circuito Seminario, el día 23 de junio de 2019 se presentó un evento no programado,
debido al contacto de árboles o ramas con las redes lo que generó una afectación a 6834
usuarios y 119 transformadores, en el instante de tiempo que se realizó la apertura y cierre
de los reconectadores para despejar la falla.

21. CASO 1
Tabla 17. Condiciones de operación
PERDIDAS DEL SISTEMA
kW kVAR
1005,25 516,468
NODOS VOLTAJE %
1 88,86
2 88,89
3 88,94
4 89,07
5 89,14
6 89,24
7 89,11
8 89,07
9 88,95
10 89,52
11 89,66
12 90,02
13 90,65
14 90,78
15 90,8
16 90,82
17 90,93
Fuente: Autor.

22. .
Resultados
Después de llevar a cabo el estudio de reconfiguración las nuevas condiciones de
operación del sistema al presentarse una falla son:
• Maniobras para llevar a cabo la reconfiguración.
• Perfil de tensión.
• Pérdidas del sistema.

23. VALIDACIÓN DE LA TÉCNICA HEURÍSTICA.
Para comprobar la validez del uso de la técnica heurística, es preciso hacer un análisis
comparativo con otra técnica de reconfiguración.
La técnica elegida es optimización de enjambre de partículas, basado en el estudio del
comportamiento social de los animales.
Los individuos en un enjambre de partículas siguen un simple comportamiento:
Emular los éxitos individuales de sus vecinos y sus propios éxitos. El comportamiento
colectivo que surge de este simple comportamiento descubre regiones óptimas en un
espacio dimensional.

24. Se simuló el sistema de prueba IEEE 33 nodos, utilizando el algoritmo PSO (optimización
de enjambre de partículas).
El sistema trabaja con una tensión de 12,66 kV y está conformado por 33 nodos, 32 nodos
de carga con parámetros estáticos y 5 líneas de enlace.
Líneas
de
enlace
Nodo
DE HASTA
L 33 8 21
L 34 9 15
L 35 12 22
L 36 18 33
L 37 25 29
Figura 3. Diagrama unifilar del sistema IEEE- 33
nodos

25. Las restricciones que se establecen para las dos técnicas son:
Nivel de tensión: 12,66 kV.
Función Objetivo: Minimizar pérdidas.
𝑉𝑚𝑖𝑛≤𝑉𝑖 ≤ 𝑉𝑚𝑎𝑥
0.9 p.u≤𝑉𝑖 ≤1.1 p.u
𝑉𝑚𝑖𝑛: Mínimo valor de tensión permitido
𝑉𝑚𝑎𝑥: Máximo valor de tensión permitido
𝑉𝑖: Voltaje en el nodo i donde i= 1…n
Entregar un sistema netamente radial.
Video.

26. RESULTADOS
0.955
0.96
0.965
0.97
0.975
0.98
0.985
0.99
0.995
1
1.005
0 5 10 15 20 25 30 35
Tension
en
el
nodo
[pu]
Nodo
Perfil de tensión
Vbase [p.u.] VNPL [p.u.] VPSO [p.u]
Fuente: Autor.
Figura 4. Perfil de tensión.

27. Tabla 23. Resultados de la Reconfiguración del Sistema De Distribución De 33 Nodos
Mediante PSO y NEPLAN.
PSO NEPLAN
Característica
Antes de la
reconfiguración
Después de la
reconfiguración
Antes de la
reconfiguración
Después de la
reconfiguración
Interruptores
de enlace (NA)
33 34 35 36 37 7 11 14 32 37 33 34 35 36 37 11 31 33 34 37
Pérdidas de
potencia (kW)
208,4592 140,5803 208,44 145,63
Reducción de
pérdidas (%)
32,5621 30,13
Fuente: Autor.

28. RECOMENDACIONES
• Se requiere evaluar la posibilidad de una actualización de los activos eléctricos para cada
circuito que compone el Sistema de Distribución Local, ya que al filtrar la información se
encontró que estaba incompleta en cuanto al número de usuarios por transformador, los
consumos por usuario y códigos de transformadores que aparecían en los planos, pero no
en los archivos.
• Para la alternativa de reconfiguración que se propuso, se recomienda realizar un estudio
técnico-económico ya que en el presente trabajo sugiere nuevos interruptores de enlace
tomando como criterio el beneficio en cuanto a la minimización de pérdidas más no con
una relación beneficio/costo.

29. RECOMENDACIONES
• Con base en los resultados de los niveles de voltaje con el sistema reconfigurado son
buenos indicadores sin embargo se podría complementar la metodología mediante la
evaluación de índices de cargabilidad en los conductores ya que no se estipulo un límite
en la cantidad de corriente que pueden transportar, para mantener las condiciones
operativas del sistema.

30. Bibliografía
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Eléctrica usando Branch and Bound. En: Revista Ingeniería. Julio, 2005.Vol 10. No 2.
Circular No. 062 de la CREG (Comisión de regulación de energía y gas).
SALAZAR FONSECA, Irina. DE LA FE DOTRES, Sergio Pablo. TORRES GUERREO,
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CAICEDO Gladys, DÍAZ Javier Francisco, GERS Juan Manuel, GRANOBLES Rafael,
Estado del Arte en reconfiguración de Sistemas de Distribución En Energía y Computación,
Primer Semestre de 2001, Volumen X. Edición 17.

31. JIZHONG ZHU, Optimization of power system operation.Optimal reconfiguration of Electrical
distribution network.1 ed. New Yerset, USA.: institute of Electrical and ELECTRONICS
Engineers, 2009.
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networks for resistive line loss reduction. En: IEEE Transactions on Power Delivery, Abril
1989. Vol. 4, No.2.
AGUIRRE SAMBONI, Jonathan Felipe. Algoritmo cultural y de nubes de partículas multi-
objetivo para evitar colisiones en la gestión de tráfico aéreo. Tesis para obtener el grado de
magister en inteligencia artificial. Madrid-España. Universidad Politécnica. 2017.

32. QUINTERO RODRÍGUEZ, Iván Fernando. Laboratorio virtual de inteligencia de enjambres.
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Electrónico. Santiago de Cali. Universidad
Autónoma de Occidente. 2010.

33. GRACIAS!!!!!!!!