UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN · PDF file La búsqueda de la...

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  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

    Facultad de Ingeniería Ingeniería Electromecánica

    Compensación de Potencia Reactiva en un contexto multiobjetivo mediante algoritmo de Colonia de

    Hormigas

    Pedro Esteban Gardel Sotomayor

    Campus Universitario - San Lorenzo, Paraguay

    Mayo 2006

  • Este trabajo esta dedicado a mi madre, merced a su esfuerzo y

    amor he podido llevar a buen término las metas que me he

    propuesto al iniciar mis estudios en esta casa de enseñanza.

  • Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica

    COMPENSACIÓN DE POTENCIA REACTIVA MEDIANTE ALGORITMO MULTIOBJETIVO DE COLONIA DE HORMIGAS.

    Pedro Esteban Gardel Sotomayor i

    Agradecimientos:

    Al profesor Benjamín Barán, excelente profesional y persona. Sin su

    invalorable apoyo y guía constante no hubiera podido concluir

    satisfactoriamente este proyecto. Su excepcional capacidad de superación

    frente a los problemas inyecta dinamismo al quehacer diario de las personas

    que tenemos el orgullo de formar parte de su grupo de investigación.

    A la Lic. Blanca Troche de Trevisán, ex Directora del Centro Nacional de

    Computación, por haber hecho posible que en dicha institución puedan ser

    llevados a cabo trabajos de investigación de esta naturaleza. Al Lic. Jorge

    Cabañas, Director del Centro Nacional de Computación, por continuar la labor

    al frente de esta prestigiosa institución.

    A los queridos compañeros del Centro Nacional de Computación, Ing.

    Diego Pinto, M. Sc. Osvaldo Gómez, Ing. José Fernandez, M. Sc. Rodrigo

    Ramos, M. S. E. Ubaldo Fernández, M. Sc. José Vallejos, Lic. Marcos Villagra,

    Lic. Ramón González, Ing. Maria Elena García e Ing. Jorge Crichigno. Deseo

    agradecerles especialmente por su constante apoyo y colaboración en las

    diferentes instancias del desarrollo del presente trabajo, así también por el

    excelente ambiente de trabajo del que me han permitido ser parte.

    Finalmente una mención a mis profesores, compañeros y amigos de la

    facultad de ingeniería, con quienes he compartido estos años de formación

  • Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Electromecánica

    COMPENSACIÓN DE POTENCIA REACTIVA MEDIANTE ALGORITMO MULTIOBJETIVO DE COLONIA DE HORMIGAS.

    Pedro Esteban Gardel Sotomayor ii

    Índice General: Índice de Tablas:------------------------------------------------------------------------- Índice de Figuras------------------------------------------------------------------------ 1 Conceptos Básicos e introducción al Flujo de Potencia Óptimo…..

    1.1 Generación de Energía Eléctrica en el Paraguay……………………… 1.2 Estudio de Sistemas Eléctricos de Potencia. ………………………… 1.3 Estructura funcional de los Sistemas Eléctricos de Potencia………… 1.4 Planificación y operación de los Sistemas Eléctricos de Potencia…... 1.5 Flujo de Potencia. ……………………………………….………………...

    1.5.1. Modelo matemático de la red. ………………………………………. 1.5.2. Definición analítica del problema de Flujo de Potencia. …………. 1.5.3. Métodos de solución. …………………………………………………

    1.6 Flujo de Potencia Óptimo. ……………………………………….………. 1.6.1. Aplicaciones. ……………………………………….…………………. 1.6.2. Formulación matemática. …………………………………………….

    1.7 Objetivos del trabajo. ……………………………………….……………. 1.8 Organización del trabajo. …………………………………………………

    2 Optimización con Múltiples Objetivos……………………………………. 2.1 Principios básicos y terminologías………………………………………. 2.2 Búsqueda y toma de decisiones. ………………………………………..

    2.2.1. El Método de Suma con Pesos. …………………………………… 2.2.2. El Método del Orden Lexicográfito. ………………………………… 2.2.3. Computación Evolutiva. ……………………………………………… 2.2.4. Optimización basada en Colonia de Hormigas. ………………….

    2.3 Formulación Matemática del Problema de Compensación de Potencia Reactiva. ……………………………………….…………………

    2.3.1. Minimización de la inversión en dispositivos de compensación de potencia reactiva. ……………………………………….……………

    2.3.2. Minimización de la desviación promedio de voltaje. ……………… 2.4 Formulación como problema multiobjetivo. ……………………………

    3 Métodos de Optimización aplicados a los Sistemas Eléctricos de Potencia…………………………………………………………………………… 3.1 Métodos Analíticos. ……………………………………….……………… 3.2 Métodos de Programación Numérica. ………………………………….. 3.3 Métodos Heurísticos. ……………………………………….……………. 3.4 Métodos basados en Inteligencia Artificial. …………………………….

    3.4.1. Sistemas Expertos. …………………………………………………... 3.4.2. Redes Neuronales. …………………………………………………... 3.4.3. Teoría de Conjuntos Difusos. ……………………………………….. 3.4.4. Templado Simulado. …………………………………………………. 3.4.5. Búsqueda Tabú. ……………………………………………………… 3.4.6. Optimización por Colonia de Hormigas. …………………………… 3.4.7. Optimización por Enjambre de Partículas. ………………………… 3.4.8. Algoritmos Genéticos. ……………………………………………….. 3.4.9. Técnicas híbridas de Inteligencia Artificial. ………………………...

    ii

    iv v

    1 1 2 4 5 7 8

    11 13 14 14 15 19 20

    22 22 29 32 35 35 39

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    COMPENSACIÓN DE POTENCIA REACTIVA MEDIANTE ALGORITMO MULTIOBJETIVO DE COLONIA DE HORMIGAS.

    Pedro Esteban Gardel Sotomayor iii

    4 Aplicación del SPEA al Problema de Compensación de Potencia Reactiva…………………………………………………………………… 4.1 Algoritmos Genéticos……………………………………………………...

    4.1.1. Representación Cromosómica Allele. ……………………………… 4.1.2. Evaluación y adecuabilidad. …………………………………........... 4.1.3. Ciclo de Trabajo. …………………………………...………………… 4.1.4. Inicialización…………………………………...……………………… 4.1.5. Selección. …………………………………...………………………… 4.1.6. Cruzamiento. …………………………………...…………………….. 4.1.7. Mutación. …………………………………...…………………………. 4.1.8. Condiciones de Término………………………………….................

    4.2 SPEA…………………………………...…………………………………... 4.2.1. .Procedimiento para asignar fitness a los individuos. ……………. 4.2.2. Reducción del conjunto Pareto-óptimo utilizando un proceso

    agrupador…………………………………...……………………………. 4.2.3. Procedimiento ALM…………………………………......................... 4.2.4. Generación heurística de la población inicial. …………………….. 4.2.5. Dos poblaciones externas. …………………………………............. 4.2.6. Operadores genéticos. …………………………………................... 4.2.7. Optimizador local. …………………………………...……………….. 4.2.8. Enfriado. …………………………………...………………………….. 4.2.9. Verificación de factibilidad. …………………………………............. 4.2.10. Criterio de Parada. …………………………………......................... 4.2.11. Resumen…………………………………...…………………………..

    5 Colonia de Hormigas……………………………………………………... 5.1 Comportamiento de búsqueda de alimentos de las hormigas reales.. 5.2 Optimización por Colonia de Hormigas…………………………………. 5.3 Enfoque típico de ACO…………………………………………………… 5.4 Ómicron ACO…………………………………………………………...…. 5.5 Ómicron Eléctrico OE………………………………..………………….…

    6 Estudios Experimentales………