Multi-objective tabu search for the location and sizing of multiple types of FACTS and DG in electrical networks

Flexible AC transmission systems and distributed generation units in power systems provide several benefits such as voltage stability, power loss minimization, thermal limits enhancement, or enables power system management close to the limit operation points; and by extension, economic benefits such as power fuel cost and power loss cost minimization. This work presents a multi-objective optimization algorithm to determine the location and size of hybrid solutions based on a combination of Flexible AC transmission systems devices and distributed generation. Further, the work expands the types of FACTS usually considered. The problem is solved by means of a Tabu search algorithm with good results when tested in a network of 300 nodes

Busqueda tabú multi-objetivo para la localización y dimensionamiento óptimos de generación distribuida y FACTS en redes eléctricas

Desde la apertura del mercado eléctrico a compañías privadas, las redes de transmisión y distribución de potencia se han visto afectadas en la calidad de onda, perfil y/o estabilidad de voltaje, armónicos, desbalances, entre otros. En un principio, la localización de generación distribuida a lo largo del sistema de potencia ayudó a los operadores a mantener la estabilidad, aunque el uso excesivo puede provocar saturación y por tanto, problemas a la hora de operar la red eléctrica. La combinación de las unidades de generación distribuida y FACTS ha demostrado en esta investigación que es capaz de reducir el costo total del sistema de potencia, mejorando la estabilidad de voltaje y los límites térmicos de las líneas. Aquí se presenta un modelo multi-objetivo basado en búsqueda tabú para la localización y dimensionamiento óptimos de generación distribuida y FACTS considerando la inversión mínima en dispositivos, incluyendo el coste de instalación, operación y mantenimiento, anualizando los costes mediante un factor de recuperación de capital a 25 años de vida útil. Las soluciones se han evaluado con un código abierto de flujo de cargas (PSAT, Power System Analysis Toolbox), el algoritmo heurístico se ha programado en lenguaje Matlab. La validación del modelo propuesto se lleva a cabo en una red de 300~nodos perteneciente a la IEEE, donde la generación distribuida es simulada como un generador diésel y los FACTS considerados son el HVDC, SSSC, STATCOM, SVC, TCSC y el UPFC. Los resultados son comparados con las soluciones de la frontera óptimo de Pareto para dos variables: costo de inversión y costo de generación de potencia. Los resultados obtenidos consideran tres metodologías: concatenación de atributos, indicadores predictivos y la combinación de ambos; tres estrategias de instalación: solo generación distribuida, solo FACTS y la combinación de los dispositivos. Los resultados demuestran que la adición de generación distribuida es la más económica, mientras que añadir solo FACTS no representa una mejora de la estabilidad en los nodos y, combinar los dispositivos reduce el costo total de la red eléctrica.<br /