3. MÉTODO PROPUESTO
3.4. DETERMINACIÓN DEL FLUJO DE CARGA
Una de las principales características que tiene el método presentado aquí es la de requerir los valores de tensión Vn y corriente In en el nodo n del tramo analizado. Para esto se hace imperioso poder conocer el flujo de carga real de la forma más aproximada posible, por ejemplo, mediante medición directa en cada derivación de la red de distribución.
En la práctica esto es económicamente inviable por lo que debe estimarse el flujo de carga, hasta un nodo n cualquiera de la red, solo tomando como datos los valores medidos de tensión y corriente en la salida del distribuidor.
En esta sección se detalla la metodología desarrollada para lograr calcular un flujo de carga de toda la red de la manera más aproximada posible.
Figura 3.4.1 - Sistema de distribución radial trifilar con medición en salida del distribuidor
3.4.1. DEFINICIÓN DE NODO DE CORRIENTE
Previo a explicar la metodología propuesta para obtener un flujo de carga aproximado, se define una nueva terminología que evita la confusión en el análi- sis de la red en estudio.
Por un lado, según las leyes de Kirchhoff se denomina nodo o nudo al punto común a tres o más conductores, tal como se observa en la figura 3.4.2.
Figura 3.4.2 - Nodo según definición de Primera Ley de Kirchhoff
En este caso, la primera ley de Kirchhoff establece:
“En todo nodo, la suma de las corrientes que entran es igual a la suma de las corrientes que salen del mismo”.
Vn Equipos de
medición Nodo n
Nodo n+1 ET
In
Ramal 1
Ramal i
Ramal k
…
85 En otras palabras, define la conservación de la carga eléctrica siendo la sumatoria de todas las corrientes que entran y salen del nodo igual a cero.
∑ ij
n
j=1
= 0 [A] (3.4.1)
Por otro lado, como se presentó en la sección 3.1 “Bases de datos georreferenciadas”, según [10] se define al nodo como un “punto de interés en la red”, siendo éste no necesariamente un punto de la red en la que se derive corriente. Por ejemplo, un nodo puede ser un punto en el que existe algún cambio en la característica de la línea (cambio de conductor aéreo a subterráneo, cambio de sección, etc.) o aparecen elementos físicos (transformadores, switches, etc.).
Por esto último, para no generar confusión entre ambas definiciones, en el presente trabajo se nombra al nodo en que existen derivaciones de línea (primera ley de Kirchhoff) como nodo de corriente. El término nodo se deja reservado para la definición usada en el catastro georreferenciado [10].
Figura 3.4.3 - Terminología utilizada para describir los nodos de la red eléctrica
A partir del archivo “lineas.txt” presentado en 3.6 “Estructura del algoritmo de cálculo”, el cual cuenta con la información del nodo inicial y final de cada tramo de línea de la red, es posible obtener los nodos de corriente de la misma simplemente analizando cuantas veces se repite cada nodo inicial. Si éste se repite dos veces existe un nodo de corriente con dos derivaciones, si lo hace tres veces existe un nodo de corriente con tres derivaciones, y así se puede generali- zar que:
“si un nodo inicial se repite n veces, tal que n > 1, entonces éste es un nodo de corriente en el que existen n derivaciones”.
Además, deben considerarse como nodo de corriente aquellos nodos en los que existen transformadores (excepto aquellos que sean cargas terminales) ya que en estos también se deriva parte de la corriente.
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Figura 3.4.4 - Nodo de corriente debido a carga (transformador)
3.4.2. MÉTODO PARA ESTIMAR FLUJOS DE CARGA
El algoritmo que permite obtener los datos de tensión y corriente en un punto determinado de la red considera, como una primera aproximación, que se cuenta con la información del estado de carga de los transformadores de la red previo al evento de falla. Además, durante una falla, la carga permanece cons- tante en términos de impedancia de manera de poder realizar un flujo de carga mientras se desarrolla el defecto. De esta manera, es posible contar con una estimación de la demanda en un instante determinado.
Con estas hipótesis es factible poder calcular para cada nodo de corriente la impedancia equivalente de cada una de sus derivaciones ZEQ. RAMAL, tal como se desarrolla en la sección 3.5 “Cálculo de la impedancia de carga”.
Con la información de la impedancia de cada tramo de línea y la impedancia equivalente de cada derivación puede calcularse los valores de tensión y corriente en cualquier punto de la red, aún durante un estado de falla:
I. Se obtienen los valores de tensión VMEDIDA y corriente IMEDIDA de los equipos de medición en barras del distribuidor.
Figura 3.4.5 - Medición de tensión y corriente en barras principales del distribuidor
87 II. Con la impedancia serie acumulada ZSERIE hasta el primer nodo de
corriente, puede obtenerse la tensión Vn1 en dicho punto.
Vn1 = VMEDIDA− ZSERIE∗ IMEDIDA [V] (3.4.2)
Figura 3.4.6 - Caída de tensión hasta primer nodo de corriente
III. Una vez actualizados los valores tensión en el nodo de corriente en análisis, es posible calcular la corriente que se deriva por cada ramal de acuerdo al valor de impedancia equivalente ZEQ. RAMAL i de cada uno de ellos:
Figura 3.4.7 - Corriente derivada por cada ramal del nodo de corriente