Publicado

2024-01-30

Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica.

Linear state estimation for balanced and unbalanced electrical systems

DOI:

https://doi.org/10.15446/sicel.v11.110047

Palabras clave:

Esestimación de estado lineal, mediciones fasoriales, pseudomedidas, sistemas de distribución (es)
Distribution systems, linear state estimation, phasor measurements, pseudomeasurements (en)

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Autores/as

  • Cristhian Camilo Torres Alfonso Universidad Industrial de Santander
  • Stephanie Cabrera Tolosa Universidad Industrial de Santander
  • Jairo Blanco Solano Universidad Industrial de Santander

En este artículo se presenta la implementación de un método de estimación de estado basado en una formulación lineal, evaluando su desempeño mediante simulaciones en sistemas de distribución de energía eléctrica de prueba. El principal aporte de este trabajo es la evaluación del rendimiento del estimador lineal en sistemas de distribución
caracterizados por condiciones operativas balanceadas y desbalanceadas. Para seleccionar el estimador de estado lineal, se realiza una revisión de artículos científicos considerando su aplicabilidad en sistemas de distribución de energía eléctrica. El método de estimación seleccionado utiliza un número limitado de mediciones obtenidas por
unidades de medición fasorial y pseudomedidas derivadas de datos históricos de demanda. La inclusión de pseudomedidas en el estimador de estado lineal se realiza mediante la aproximación de Taylor aplicada en la formulación de las funciones de corrientes de demanda. Los resultados obtenidos muestran errores absolutos medios inferiores al 0.2% en los sistemas de prueba analizados, lo cual respalda el alto rendimiento y la exactitud del algoritmo evaluado en el estudio.

This paper presents the implementation of a state estimation method based on a linear formulation, evaluating its performance through simulations in test power distribution systems. The main contribution of this work is the assessment of the linear estimator's performance in distribution systems characterized by balanced and unbalanced operating conditions. To select the linear state estimator, a review of scientific articles considering its applicability in electric power distribution systems is performed. The selected estimation method utilizes a limited number of measurements obtained by phasor measurement units and pseudo-measurements derived from historical demand data. The inclusion of pseudo-measurements in the linear state estimator is achieved through the Taylor approximation applied in the formulation of demand current functions. The obtained results show mean absolute errors below 0.2% in the analyzed test systems, which supports the high performance and accuracy of the evaluated algorithm in the study.

Referencias

P. J Zarco y A. Gomez, Estimación de estado y de parámetros en redes eléctricas. Sevilla: Univ. Sevilla, 1999.

M. Pau, P. A. Pegoraro and S. Sulis. “Efficient branch current based distribution system state estimation including synchronized measurements,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement vol. 62 no. 9 pp. 2419-2429, 2013.

Y. Chen, X. Kong, C. Yong, X. Ma, and L. Yu, “Distributed State Estimation for Distribution Network with Phasor Measurement Units Information,” Energy Procedia, vol. 158 pp. 4129-4134, 2019.

Kong, X.; Chen, Y.; Xu, T.; Wang, C.; Yong, C.; Li, P.; Yu, L. A Hybrid State Estimator Based on SCADA, and PMU Measurements for Medium Voltage Distribution System. Appl. Sci. 2018, 8, 1527.

D. A. Haughton and G. T. Heydt, “A Linear State Estimation Formulation for Smart Distribution Systems," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 28, no. 2, pp. 1187-1195, May 2013, doi: 10,1109/TPWRS,2012,2212921.

V. Volkov and D. Demyanov, "Optimal Estimation of the Linear Functional of State Variables of a Dynamic System," 2019 XXI International Conference Complex Systems: Control and Modeling Problems (CSCMP), Samara, Russia, 2019, pp. 640-643, doi: 10,1109/CSCMP45713,2019,8976873.

Z. Yanjun, L. Jun, LiYongguang, LiuRan and MaXiaolei, "A method of state estimation with variable weights iteration based on piecewise linear weight function," 2016 China International Conference on Electricity Distribution (CICED), Xi'an, China, 2016, pp. 1-4, doi: 10,1109/CICED,2016,7576165.

L. Sun, Y. Ju, L. Yang, S. Ge and Q. Fang, "Two-Stage Linear State Estimation for Active Distribution Networks," 2018 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Beijing, 2018, pp. 1-7, doi: 10,1109/EI2,2018,8582160.

M. A. Hussein and A. J. Sultan, "Enhancement of State Estimation Power System Based Hybrid Algorithm," 2018 1st Annual International Conference on Information and Sciences (AiCIS), Fallujah, Iraq, 2018, pp. 164-169, doi: 10,1109/AiCIS,2018,00040.

K. D. Jones, J. S. Thorp and R. M. Gardner, "Three-phase linear state estimation using Phasor Measurements," 2013 IEEE Power & Energy Society General Meeting, 2013, pp. 1-5, doi: 10,1109/PESMG,2013,6672516.

M. Farajollahi, A. Shahsavari and H. Mohsenian-Rad, "Linear Distribution System State Estimation Using Synchrophasor Data and Pseudo-Measurement," 2019 International Conference on Smart Grid Synchronized Measurements and Analytics (SGSMA), 2019, pp. 1-6, doi: 10,1109/SGSMA,2019,8784644.

V. Madani et al., "PMU placement considerations — A roadmap for optimal PMU placement," 2011 IEEE/PES Power Systems Conference and Exposition, 2011, pp. 1-7, doi: 10,1109/PSCE,2011,5772601.

Zhang, L. and Kexing Lai. “A novel complex linear state estimator for smart power distribution systems: methodology and implementation.” International Journal of Electrical Power & Energy Systems 123 (2020): 106312.

A. Garces, "A Linear Three-Phase Load Flow for Power Distribution Systems," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 31, no. 1, pp. 827-828, Jan. 2016, doi: 10,1109/TPWRS,2015,2394296.

W. D. Stevenson and S. A. Sebo, "Elements of Power System Analysis, Third Edition," in IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, vol. SMC-6, no. 7, pp. 512-512, July 1976, doi: 10,1109/TSMC,1976,4309538.

IEEE Distribution System Analysis Subcommittee, IEEE 4 Node Test Feeder. 2006.

IEEE Distribution Planning Working Group Report,

“Radial distribution test feeders”, IEEE Transactions on Power Systems, August 1991, Volume 6, Number 3, pp. 975-985.

Ghasemi S. Moshtagh Jamal. “Radial distribution systems reconfiguration considering power losses cost

and damage cost due to power supply interruption of consumers”, International Journal on Electrical Engineering and Informatics ‐ Volumen 5, Número 3. 2013.

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Torres Alfonso, C. C., Cabrera Tolosa, S. y Blanco Solano, J. (2024). Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica. Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL, 11. https://doi.org/10.15446/sicel.v11.110047

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Torres Alfonso, C.C., Cabrera Tolosa, S. y Blanco Solano, J. 2024. Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica. Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL. 11, (ene. 2024). DOI:https://doi.org/10.15446/sicel.v11.110047.

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Torres Alfonso, C. C.; Cabrera Tolosa, S.; Blanco Solano, J. Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica. SICEL 2024, 11.

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TORRES ALFONSO, C. C.; CABRERA TOLOSA, S.; BLANCO SOLANO, J. Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica. Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL, [S. l.], v. 11, 2024. DOI: 10.15446/sicel.v11.110047. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/SICEL/article/view/110047. Acesso em: 9 feb. 2025.

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Torres Alfonso, Cristhian Camilo, Stephanie Cabrera Tolosa, y Jairo Blanco Solano. 2024. «Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica». Simposio Internacional Sobre La Calidad De La Energía Eléctrica - SICEL 11 (enero). https://doi.org/10.15446/sicel.v11.110047.

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Torres Alfonso, C. C., Cabrera Tolosa, S. y Blanco Solano, J. (2024) «Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica»., Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL, 11. doi: 10.15446/sicel.v11.110047.

IEEE

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C. C. Torres Alfonso, S. Cabrera Tolosa, y J. Blanco Solano, «Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica»., SICEL, vol. 11, ene. 2024.

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Torres Alfonso, C. C., S. Cabrera Tolosa, y J. Blanco Solano. «Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica». Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL, vol. 11, enero de 2024, doi:10.15446/sicel.v11.110047.

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Torres Alfonso, Cristhian Camilo, Stephanie Cabrera Tolosa, y Jairo Blanco Solano. «Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica». Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL 11 (enero 30, 2024). Accedido febrero 9, 2025. https://revistas.unal.edu.co/index.php/SICEL/article/view/110047.

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Torres Alfonso CC, Cabrera Tolosa S, Blanco Solano J. Estimación de estado basada en una aproximación lineal para sistemas de energía eléctrica. SICEL [Internet]. 30 de enero de 2024 [citado 9 de febrero de 2025];11. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/SICEL/article/view/110047

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