Evaluación de la resiliencia del sistema de transmisión de Ecuador ante incendios forestales
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Date
2024-08
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Publisher
Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC)
Abstract
The increasing occurrence of natural meteorological hazards, such as wildfires, cyclones, and floods, poses a significant risk to the continuity of electricity supply. Although these events are relatively rare, their effects can be extremely severe, highlighting the importance of assessing and mitigating their impact. In this context, it is essential to incorporate the concept of resilience into the power system to understand its ability to withstand, recover, and adapt in the face of high-impact, low-probability disruptive events. This work focuses on evaluating and strengthening the resilience of Ecuador’s transmission power system against wildfires. To achieve this, a multi-stage methodological framework is proposed to characterize wildfires, assess their impact on the components of electrical networks, and analyze the system’s response. Additionally, strategies are identified to mitigate the impact of these events and enhance the resilience of the transmission system. This work uses a novel model to characterize wildfires, considering physical and environmental parameters, as well as a specialized resilience model to calculate the probability of failure in overhead line conductors due to wildfires. Furthermore, a direct current optimal power flow model (DC-OPF) with losses, implemented in AMPL, is incorporated to evaluate the system’s response. The resilience metrics used include the energy not supplied (ENS), EIU, and the FLEP metrics derived from the conceptual resilience trapezoid curve. The proposed methodology is applied to a real case study, using data from Empresa Eléctrica Quito S.A., modeled in DIgSILENT Power Factory, and considering historical records of failures in electricity networks in the Metropolitan District of Quito due to wildfires.
The results demonstrate that the assessment and implementation of enhancement strategies in transmission networks exposed to wildfires increase the resilience of the power system. In conclusion, the methodology developed in this work strengthens the power system’s ability to respond to wildfires and will contribute to the planning and development of more resilient electrical infrastructures in the Ecuadorian context.
Description
La creciente ocurrencia de amenazas naturales meteorológicas, como incendios forestales, ciclones e inundaciones, representa un riesgo significativo para la continuidad del suministro de energía eléctrica. Aunque estos eventos son relativamente raros, sus efectos pueden ser extremadamente severos, lo que destaca la importancia de evaluar y mitigar su impacto. En este contexto, es esencial incorporar el concepto de resiliencia en el sistema eléctrico para comprender su capacidad de resistir, recuperarse y adaptarse frente a eventos disruptivos de alto impacto y baja probabilidad. Este trabajo se centra en la evaluación y el fortalecimiento de la resiliencia del sistema de transmisión de Ecuador ante incendios forestales. Para esto, se propone un marco metodológico en varias etapas para caracterizar incendios forestales, evaluar su impacto en los componentes de las redes eléctricas, y analizar la respuesta del sistema. Además, se identifican estrategias para mitigar el impacto de estos eventos y fortalecer la resiliencia del sistema de transmisión. Este trabajo utiliza un modelo novedoso para caracterizar incendios forestales, considerando parámetros físicos y ambientales, así como un modelo especializado de resiliencia para calcular la probabilidad de falla en conductores de líneas aéreas debido a incendios. Además, se incorpora un modelo de optimización de flujo de potencia óptimo en corriente directa (OPF-DC) con pérdidas, implementado en AMPL, para evaluar la respuesta del sistema. Las métricas de resiliencia utilizadas incluyen la energía no suministrada (ENS), EIU y las métricas FLEP derivadas de la curva conceptual del trapezoide de resiliencia. La metodología propuesta se aplica a un caso de estudio real, utilizando datos de la Empresa Eléctrica Quito S.A., modelados en DIgSILENT Power Factory, y considerando registros históricos de fallas en redes eléctricas del Distrito Metropolitano de Quito debido a incendios forestales.
Los resultados obtenidos demuestran que la evaluación e implementación de estrategias de mejora en redes de transmisión expuestas a incendios forestales incrementa la resiliencia del sistema eléctrico. Finalmente, esto permite concluir que la metodología desarrollada en este trabajo permite fortalecer la capacidad de respuesta del sistema ante incendios forestales, y contribuirá a la planificación y desarrollo de infraestructuras eléctricas más resilientes en el contexto ecuatoriano.
Keywords
INCENDIOS FORESTALES, MODELO DE OPTIMIZACIÓN, SISTEMAS DE TRANSMISIÓN, RESILIENCIA DE SISTEMAS ELÉCTRICOS
Citation
Maldonado Quiñonez David Alejandro y Simbaña Iza Jeremy Sebastián (2024); Evaluación de la resiliencia del sistema de transmisión de Ecuador ante incendios forestales. UTC. Latacunga. 85p.