Aplicación de algoritmos de agrupamiento para la optimización de tiempos de ejecución y eficiencia en algoritmos relacionados a problemas de planificación de sistemas de suministro de energía eléctrica
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Date
2025-02-21
Authors
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
In the context of increasing electrical demand and the integration of new technologies, planners must adapt and optimize the grid to ensure efficient and reliable distribution. However, the complexity of so- lution methods used in electric power system planning (EPSP) at all stages can result in excessive execution times. To mitigate these challenges, this study presents a comparison of different clustering algorithms through an approach that restricts the number of groups based on a group weight limit. The evaluated algorithms include hierarchical, partitional, and density-based approaches. The methodology is applied to distribution expansion planning (DEP) at medium voltage and sub-transmission levels th- rough substation expansion planning (SEP), which employs a binary integer linear programming (BILP) model. Additionally, a partitional algorithm is used to address the problem of assigning load nodes to electrical infrastructures. For both contexts, synthetic case studies extracted from specialized literature are adopted. The results demonstrate that these size-restricted clustering techniques significantly opti- mize solution times by reducing the size of the input data set, usually composed of load nodes, through the application of technical criteria.
Resumen
En el contexto del incremento de la demanda eléctrica y la integración de nuevas tecnologías, los plani- ficadores deben adaptar y optimizar la red para asegurar una distribución eficiente y fiable, sin embargo, la complejidad de los métodos de solución utilizados en la planificación de los sistemas de suministro de energía eléctrica (SSEE) en todas sus etapas puede resultar en problemas de tiempo de ejecución excesivos. Para mitigar estos desafíos, este estudio presenta una comparativa de diferentes algoritmos de agrupamiento que restringen el número de grupos basándose en un peso límite por grupo. Los algo- ritmos evaluados incluyen enfoques jerárquicos, particionales y basado en densidad. La métodología se aplica a la planificación de la expansión de la distribución (PED) en niveles de medio voltaje y subtrans- misión a través de la planificación de la expansión de subestaciones (PES), que emplea un modelo de programación lineal entera binaria (BILP). Adicionalmente, se emplea un algoritmo particional para abor- dar el problema de asignación de nodos de carga a infraestructuras eléctricas. Para ambos contextos, se adoptan casos de estudio sintéticos extraídos de la literatura especializada. Los resultados obtenidos demuestran que estas técnicas de agrupamiento restringidos por tamaño optimizan significativamente los tiempos de solución al reducir el tamaño del conjunto de datos de entrada, usualmente compuesto por nodos de carga, mediante la aplicación de criterios técnicos.
Keywords
Electricidad, Redes sintéticas, Análisis espacial
Citation
Código de tesis
TM4; 2583
Código de tesis
Grado Académico
Magíster en Electricidad mención en Redes Eléctricas Inteligentes