CONFIABILIDAD DE SISTEMAS
A.4 CONFIABILIDAD EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN
Un sistema de distribución es frecuentemente representado como una red donde los componentes del sistema son conectados en serie, paralelo, o una combinación entre ellos. Este tipo de configuraciones emplean técnicas analíticas para evaluar los índices de confiabilidad. Si la continuidad del suministro es la mayor preocupación, el método basado en
la teoría de conjunto de cortes mínimos es el más conveniente, dado que los conjuntos de cortes son debidamente relacionados con los modos de falla del sistema.
Es fundamental para el desarrollo de las empresas eléctricas en los niveles de distribución definir los índices de desempeño para redes radiales que evalúen sus funciones básicas de proporcionar un suministro confiable de energía a un costo bajo para todos los sectores de la sociedad. Estos procedimientos son conocidos por los anteriores estudios de evaluaciones de confiabilidad y son ampliamente usados por las empresas eléctricas, la representación futura o evaluación de confiabilidad predictiva es otro procedimiento que puede ser usado para determinar la robustez del sistema o alternativas de expansión, para medir el desempeño pasado o futuro del suministro adecuado al punto de carga del consumidor, los índices usados son: tasa de falla λ, duración de falla r, inconfiabilidad U, energía no suministrada ENS, y para los índices del sistema SAIFI, SAIDI Y CAIDI [12].
Para esto es necesario de hacer uso de metodologías ya establecidas como son las siguientes [4,11,20]:
Método de la probabilidad condicional Método de cortes mínimos
Método de conexiones mínimas Método de la matriz de conexión Árbol de eventos
A.4.1 Método De La Probabilidad Condicional
Consiste en reducir de forma secuencial el sistema en subsistemas que tengan estructuras conectadas en serie-paralelo y recombinar estos subsistemas usando el método de la probabilidad condicional.
El método de la probabilidad condicional es una herramienta útil para la evaluación de la confiabilidad y es utilizada en diversas aplicaciones. Sin embargo, éste puede presentar
dificultades para programarse en una computadora digital para la solución de redes generales debido a la inherente dificultad de generalizar la descomposición
A.4.2 Método De Cortes Mínimos
Es una poderosa herramienta para evaluar la confiabilidad de un sistema por dos razones principales:
1. Este puede ser fácilmente programado en una computadora digital proporcionando una solución eficiente y rápida de cualquier red.
2. Los cortes están directamente relacionados con los modos de falla del sistema y por tanto se identifican las distintas formas en las que el sistema puede fallar.
Los cortes son un conjunto de componentes que cuando fallan provocan la falla del sistema. El método más conveniente, para redes complejas y de dimensiones grandes, es el método de Cortes Mínimos.
Existen varios algoritmos para la obtención de cortes mínimos, entre los que se mencionaran el método de árboles de falla, de caminos y el de grafos [36,37].
El método de árboles de falla es muy eficiente para encontrar causas de fallas en sistemas pequeños, como una rama de una red radial y para hacer análisis detallados, como detección de fallas; pero es ineficiente en la parte de preparación de datos, pues es necesario construir el árbol de fallas del sistema, el que involucra todas las fallas de las componentes y sus modos de falla que para sistemas no muy grandes (50 nodos), se vuelve una tarea gigantesca.
En lo que se refiere al algoritmo de caminos aunque tiene ventajas, como ser eficiente computacionalmente, es fácil de programar y obtiene cortes de cualquier grado, su desventaja viene a ser otra vez la dimensión del problema; ya que obtiene primero los caminos entre cada nodo de carga y cada nodo fuente y después determina los cortes mínimos. Esto hace que el tiempo de cómputo y la memoria requeridos sean grandes. Otra desventaja es que el sistema
analizado no posea cortes de grado menor o igual a tres que son los que nos interesan detectándose al final del análisis en este método y todo el trabajo que se hizo haya sido innecesario.
El método de grafos se puede aplicar a redes complejas y de dimensiones grandes. Es importante indicar que el algoritmo utilizado para este trabajo obtiene cortes sólo de hasta grado 3, es decir, tres fallas simultáneas independientes. La razón por la que no se analizan cortes de grado mayor, es que la probabilidad de que aparezca una contingencia de más alto grado es despreciable.
A.4.3 Método De Conexiones Mínimas
Una conexión es una trayectoria mínima del sistema y es por tanto un grupo de componentes del sistema conectados en serie. Consecuentemente, las conexiones fallan si cualquiera de sus componentes falla y su probabilidad puede ser evaluada usando el principio de los sistemas serie
Una de las principales desventajas del método de conexiones es que la probabilidad de ocurrencia no puede ser aproximada a un grupo de sumas como ocurre con la inconfiabilidad del sistema.
El método de conexiones tiene un importante papel en algunas situaciones. Generalmente esto ocurre en aquellos sistemas que involucran operaciones lógicas y switcheo.
A.4.4 Método De La Matriz De Conexión
Partiendo de la red del sistema o de su diagrama lógico, se construye la matriz de conexión, observando los componentes que están conectados entre cada par de nodos. La esencia de este método de solución es transformar la matriz de conexión en una que defina la transmisión de flujo entre la entrada y la salida.
A.4.5 Árbol De Eventos
Es una representación gráfica de todos los eventos que pueden ocurrir en un sistema. El método puede ser utilizado para sistemas de operación continua, de respaldo o standbay de operación lógica secuencial. En el caso de sistemas de respaldo y en particular en los sistemas de misión orientada y de seguridad, el árbol de eventos es utilizado para identificar los posibles estados del sistema, como resultado de un evento inicial dado, el cual generalmente es una condición no satisfactoria.