INVESTIGADOR(ES) PRINCIPAL(ES):

Diego González Ocampo

4 horas

CODIGO CIE

6-21-4

Arley Bejarano Martínez

Coinvestigador

4 Horas

Alexander Molina Cabrera

Coinvestigador

4 Horas

Simón Sepúlveda García

Estudiante

40 Horas

María Valeria Fajardo Latorre

Estudiante

40 Horas

Manuel Fernando Bravo López

Estudiante

0 Horas

Alejandro Garcés Ruiz

Coinvestigador

13 Horas

TIPO DE CONVOCATORIA

2020. Decimocuarta Convocatoria

TIPO DE PROYECTO

Desarrollo Experimental

OBJETIVO(S)

Implementar una estrategia de Operación de Sistemas de Distribución Inteligente basada en técnicas de optimización considerando generación distribuida, almacenamiento de energía, micro-redes y vehículos eléctricos bajo una representación trifásica.

RESUMEN

El proyecto ODIN, busca desarrollar una plataforma experimental para la operación óptima de sistemas de distribución inteligente, con alta penetración de fuentes de energía renovable y vehículos eléctricos. Para ello, se busca aplicar los resultados de investigación previos en optimización matemática y en particular, en el desarrollo de aproximaciones convexas a los problemas de flujo de carga óptimo. Los resultados mencionados han sido evidenciados gracias a los modelos desarrollados al interior de la Universidad Tecnológica de Pereira que han demostrado ser precisos y eficientes computacionalmente. Además, se ha demostrado formalmente convergencia tanto desde el punto de vista teórico como desde el punto de vista computacional. Todos estos modelos y algoritmos desarrollados en la Universidad Tecnológica de Pereira, se han validado por parte de la comunidad científica internacional en diferentes publicaciones internacionales de la talla de IEEE Transactions on Power Systems y Elsevier Electric Power Systems Research. Aunque estos modelos representan un argumento sólido, no son suficientes para asumir el reto de las redes inteligentes en Colombia. Se requiere, por tanto, una etapa de desarrollo que implemente este tipo de algoritmos en redes reales, teniendo en cuenta la latencia de las comunicaciones y la limitada capacidad de cómputo de dispositivos reales. En el proyecto ODIN se propone una arquitectura de control local basada en la tecnología Rasberry-pi, para monitorear y gestionar diferentes componentes del sistema de distribución, incluyendo generación distribuida, micro-redes, elementos almacenadores, cargas controlables y vehículos eléctricos entre otros. Además, se contempla la coordinación central, que permite administrar los controles localizados por medio de un algoritmo de optimización matemática. El desarrollo experimental permitirá evaluar el comportamiento del sistema en condiciones reales que, como se mencionó previamente, presenta latencias (retrasos) debido a las comunicaciones y a la limitada capacidad de cómputo de los dispositivos de control local, pues no es económicamente viable ubicar un computador de capacidades superiores en cada uno de estos controles locales. El proyecto tiene un enfoque práctico, aunque también requiere de desarrollo teórico en cuanto a los algoritmos de optimización, los cuales deben ser adaptados para funcionar en tiempo real. Los resultados de este proyecto pueden ser potencialmente aplicados a los sistemas de distribución en Colombia, tanto en las Zonas Conectadas (ZN) como en las Zonas No Interconectadas (ZNI). Se propone el desarrollo de software propio, lo cual, en conjunto con el uso de la tecnología Rasberry-pi puede reducir los costos del sistema para una eventual fase de desarrollo comercial del producto.

SÍNTESIS DEL PROYECTO

Mediante el proyecto ODIN se estableció una estrategia de operación optima en redes de distribución inteligente. Así mismo, se propuso una arquitectura de comunicaciones con el objetivo de establecer un marco realista de operación considerando tanto las restricciones técnicas como las restricciones de comunicaciones. La plataforma de comunicación se realizó mediante la interconexión de 4 Rasberri-pi. Así mismo, se estudió la posibilidad de usar dispositivos IoT para la implementación final de la tecnología. Desde el punto de vista de optimización matemática, se implementaron diferentes aproximaciones optimización convexa, tanto al problema de operación como al problema de estimación de estado en tiempo real. Tres tipos de aproximaciones fueron consideradas: linealización sobre los complejos, optimización cónica de segundo orden y optimización semidefinida. Como conclusión, las aproximaciones lineales y de optimización cónica de segundo orden presentaron mejores resultados en cuanto a desempeño y precisión. Como resultados, se obtuvieron tres tesis de pregrado, una tesis de maestría, dos artículos de conferencia y un artículo de revista científica internacional. Desde el punto de vista de la implementación práctica, se determinó una arquitectura tipo IoT con tecnologías de bajo costo que pueden ser escalables. Las comunicaciones demostraron no ser un problema significativo en cuanto a cantidad de datos que deben ser intercambiados entre los elementos de la red de distribución inteligente. Como futuros trabajos se considera extender la metodología al caso distribuido e implementar otro tipo de modelos de optimización no-convexos.

ESTADO

Concluye Satisfactoriamente

FECHA DE INICIO

03/02/2021

FECHA DE FINALIZACION

03/02/2023

FECHA DE FIN(PRÓRROGA)

03/08/2023

PRODUCTOS

Gestión de energía en un vehículo eléctrico

Proyecto de grado

A successive approximations method for power flow analysis in bipolar DC networks with asymmetric constant power terminals

Artículo en revista indexada

URL

ANÁLISIS DEL PROTOCOLO IEC-61850 PARA LA OPERACIÓN DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN INTELIGENTE

Proyecto de grado

Dinámica en sistemas eléctricos

Circulación de conocimiento especializado

Diseño e implementación de una red de telecomunicaciones para el control de microrredes

Dirección de trabajo de grado

DIST-FLOW

Productos tecnológicos certificados y validados

Mathematical Programming for Power Systems Operation From Theory to Applications in Python

Libro resultante de investigación

URL

Minimization of the distribution operating cost with D-STATCOMS: A mixed integer conic model

Artículo en revista indexada

URL

MODELING, OPERATION, AND ANALYSIS OF DC GRIDS From High Power DC Transmission to DC Microgrids

Libro resultante de investigación

URL

Power Flow in Bipolar DC Distribution Networks Considering Current Limits

Artículo en revista indexada

URL

Power flow in unbalanced three-phase power distribution networks using matlab: theory, analysis and quasi-dynamic simulation

Artículo en revista indexada

URL

Sensitivity Analysis of Grid-Forming Converters with Generalized-Droop

Circulación de conocimiento especializado

Stability Analysis for a Grid-Forming Converter with Inverse Droop Connected to an Infinite Bus

Circulación de conocimiento especializado

Systematic Review of Wired Communication's Technologies for Active Distribution Networks

Circulación de conocimiento especializado