“Análisis de la vulnerabilidad de Sistemas Eléctricos de Potencia utilizando medidas de centralidad”

Abstract

Uno de los problemas que enfrenta el sistema eléctrico de potencia es el adecuado análisis de la vulnerabilidad estructural de la red eléctrica, pues de ello depende en gran medida su confiabilidad. Si bien herramientas como análisis de contingencias y estabilidad transitoria han sido enfocadas a evaluar la vulnerabilidad de la red eléctrica, su alta demanda computacional llega a hacer prohibitiva su aplicación. Es por ello que en esta tesis se propone el uso de índices originalmente utilizados en estudios de redes sociales, llamados medidas de centralidad, para identificar los nodos críticos de la red eléctrica y poder así evaluar su vulnerabilidad estructural. Se comienza por presentar el marco teórico que permite la adaptación de dos medidas de centralidad (Cercanía e Intermediación) para su aplicación al estudio de Sistemas Eléctricos de Potencia. Las definiciones de las medidas se enuncian, primero en el contexto de redes complejas; después se presenta su ponderación utilizando flujos de potencia y se discute la interpretación de los resultados en el contexto de redes eléctricas utilizando dos redes de prueba. Posteriormente, se muestra la obtención de las medidas de centralidad adaptadas en redes de prueba de mayor dimensión, con el fin de identificar si las interpretaciones surgidas de su aplicación en redes pequeñas son también válidas; pudiendo así enunciar relaciones generales entre los índices de centralidad y la topología de una red eléctrica. Se realiza además una prueba para definir la sensibilidad de la cercanía y la intermediación a variaciones de la potencia activa en la red. Para completar el análisis de los índices, se comparan los resultados de las medidas de centralidad adaptadas con los de otras encontradas en la literatura. Una vez obtenidos y comparados los resultados, se realiza en base a ellos un análisis de vulnerabilidad estructural de las redes de prueba de gran dimensión basado en el parámetro eficiencia global. Finalmente, se complementa la obtención de las medidas de centralidad adaptadas en sub-áreas de una red eléctrica, para los que se emplea una técnica espectral basada en el vector de Fiedler. Esto con el fin de reducir el número de operaciones necesarias para encontrar las medidas de centralidad adaptadas y aumentar la precisión del estudio.