Política de energización para ataques del sistema de transmisión considerando incertidumbre

Abstract

Los sistemas de potencia forman parte de la infraestructura crítica de los países, sustentando el estilo de vida de las sociedades modernas. Su función es proveer la energía necesaria para la realización de todas las actividades industriales, comerciales y residenciales. Por tanto, su capacidad de respuesta frente a perturbaciones, ya sean de carácter natural o inducidas, se convierte en una propiedad deseada, tanto por organismos públicos como privados. En particular, el problema de una amenaza terrorista, que es una perturbación inducida por un agente disruptivo, si bien tiene una baja probabilidad de ocurrencia, es un evento de alto impacto. Estos ataques pueden afectar cualquier segmento del sistema, pero generalmente, se enfocan en componentes de transmisión, debido a que tienen un impacto global en la red. Dada la gran extensión del segmento de transmisión, el operador de la red solo puede localizar un ataque con un cierto nivel de granularidad, y no conoce el detalle de los componentes afectados, introduciendo incertidumbre en su plan de mitigación. Para enfrentar este problema, se usa un enfoque de programación estocástica multietapas, con objeto de capturar la incertidumbre a la que se enfrenta el operador de la red y el fenómeno dinámico del plan de mitigación. El objetivo es obtener una política de energización para el operador, la cual entregue como respuesta, qué líneas energizar, y en qué momento, minimizando el costo de energía no suministrada. El enfoque asume que el ataque es dado, ya que el objetivo del trabajo es enfocarse en decisiones de carácter operativo, y no estratégico, como lo haría un enfoque binivel. Para los experimentos computacionales, se usan tres casos de estudio, a saber: IEEE RTS-5, IEEE RTS-24, e IEEE RTS-118. Se obtienen las políticas de energización para subconjuntos de ataques de estos casos de estudio, se hace un análisis detallado de los resultados obtenidos, y, además, se hace un estudio de la utilización de los recursos computacionales y tiempos de ejecución de las formulaciones, con objeto de entender y mejorar la complejidad combinatorial involucrada en el abanico de decisiones posibles que enfrenta el operador de la red. En este trabajo se hace una descripción de lo que se entiende por política de energización, se define la mecánica de un ataque, se explica la construcción de los árboles de decisión, y se presentan las formulaciones matemáticas. En primer lugar, se presenta una formulación estocástica multietapas monolítica. Con objeto de aumentar el tamaño de los casos de estudio analizados, la formulación anterior es mejorada, obteniendo una formulación de programación dinámica estocástica. Esta última es capaz de obtener el resultado óptimo de toda las instancias analizadas, reduciendo los tiempos de ejecución. Cabe señalar que la formulación monolítica es presentada dentro de un marco binivel aunque, para efectos de los experimentos computacionales, se asume que el ataque es dado.