Applications of the evolutionary programming optimization technique in power systems planning and operation

Abstract

This thesis presents the application of the Evolutionary Programming optimization technique in various Power Systems Engineering problems. In particular, two areas are addressed: Power System Operation, in which the following two problems are studied: Branch Outage Simulation for power system contingency studies and Power System State Estimation. Power System Planning, in which the following two problems are studied: Profit- Based Unit Commitment and Unit Commitment with Network Flows Constraints. The above problems were properly formulated as optimization problems subject to the applicable constraints. In order to show the flexibility and applicability of the models developed to solve the addressed problems, these models were tested with systems whose solution had been previously obtained by means of classical approaches available in the literature reviewed. The main contribution of this thesis is the incorporation in the heuristic research field, of novel optimization models based in Evolutionary Programming with capacity to solve the mentioned power systems optimization problems. Thus, the available power system optimization tools are enhanced with these new models which in some cases surpass the existing optimization resources.

Esta tesis presenta la aplicación de la técnica de optimización de Programación Evolutiva en varios problemas de Ingeniería en Sistemas de Potencia. En particular, dos áreas son tratadas: Operación de Sistemas de Potencia, en la cual los siguientes dos problemas son estudiados: Simulación de Interrupción de Líneas/Transformadores para ser usado en estudios de contingencias de sistemas de potencia y Estimación de Estado de Sistemas de Potencia. Planificación de Sistemas de Potencia, en la cual los siguientes dos problemas son estudiados: Programación Horaria Basada en Beneficio, de Unidades Generatrices y Programación Horaria de Unidades Generatrices tomando en consideración las Restricciones de Flujos en la Red. Los problemas antes señalados fueron apropiadamente formulados como problemas de optimización sujetos a las restricciones aplicables a los mismos. Con el objetivo de mostrar la flexibilidad y capacidad de los modelos desarrollados para resolver los problemas a ser tratados, dichos modelos fueron probados con sistemas de prueba cuyas soluciones habían sido previamente obtenidas por medio de técnicas clásicas que se encontraban disponibles en la literatura revisada. La contribución principal de esta tesis es la incorporación al campo de la investigación de métodos heurísticos, de novedosos modelos de optimización basados en Programación Evolutiva, con capacidad de resolver los problemas de optimización de sistemas de potencia antes mencionados. Por lo tanto, las herramientas de optimización de sistemas de potencia disponibles son enriquecidas con estos nuevos modelos los cuales, en algunos casos, superan los recursos de optimización existentes.