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En este trabajo se estudia el Sistema Electrico Nacional (SEN) desde la perspectiva de la teoria de grafos y de los desarrollos recientes para comprender la estructura de redes complejas. Entre los resultados preliminares, se muestra que el SEN puede ser considerado, desde el punto de vista topologico, como una red ¡ìsingle-scale¡í. Esto implica que el comportamiento de la distribucion acumulada del numero de conexiones en cada nodo presenta un comportamiento tipo exponencial. Esta caracteristica sugiere que el SEN puede soportar satisfactoriamente la perdida aleatoria de algunos nodos (o subestaciones) pero puede ser vulnerable a la perdida de algunos nodos particulares. Se presentan resultados basado en medidas que evaluan el papel sobresaliente de los nodos de la red, tales como Conectividad e Intermediacion. Se evalua mediante un modelo sencillo el efecto cascada ante la perdida de nodos de la red.
Palabras Clave: Planificacion de Sistemas electricos, Sistemas complejos, Topologia de redes, Vulnerabilidad.
Analysis of the Venezuela electric power grid through complex network concepts
ABSTRACT
In this paper, we study the National Electric Power Systems (NEPS) using a graph-based approach and recent advances in mapping the topology of complex networks. We show that NEPS can be considered as a single-scale network. Indeed, we find that the cumulative degree distribution follows an exponential distribution. This fact means that NEPS can withstand the random loss of several nodes (or substations) but it is vulnerable in case of losing particular nodes. Results based on node importance, such as connectivity and betweenness, are presented. Finally a simple model allows the evaluation of cascading effects due to loss of nodes.
Keywords: Power System planning, Complex systems, Network topology, Vulnerability.
Recibido: diciembre de 2007 Revisado: marzo de 2008
INTRODUCCION
A medida que un sistema de potencia evoluciona en el tiempo se hace mas importante conocer el comportamiento emergente que puede surgir. Los analisis tradicionales se basan en modelos tales como flujo de carga y estabilidad que consideran los procesos electromagneticos que ocurren en dichos sistemas. Estas simulaciones requieren mucho tiempo de computo.
En este trabajo se estudia el Sistema Electrico Nacional (SEN) desde la perspectiva de la teoria de grafos y de los desarrollos recientes para comprender la estructura de redes complejas. No se consideran los detalles de los procesos electromagneticos que se desarrollan y solo se toman en cuenta las propiedades topologicas de la red. La idea es demostrar que la estructura de la red asociada al sistema de potencia proporciona informacion sobre la vulnerabilidad de este ante la ocurrencia de fallas o eventos en cascada. Este modelo simplificado representa un escenario optimista de las caracteristicas del SEN (Alber et al., 2004): las consecuencias antes la ocurrencia de fallas seran evidentemente superiores.
Estudios de esta naturaleza se han realizado para diversos sistemas electricos en Europa y Estados Unidos (Albert et al., 2004; Crucitti et al., 2004 y Rosato et al., 2007). Sin embargo, a nuestro mejor entendimiento, este tipo de estudio no ha sido realizado con anterioridad en Venezuela.
El trabajo esta organizado de la siguiente manera: la primera seccion presenta algunas definiciones y una pequena resena cronologica del desarrollo de redes complejas; la segunda seccion muestra los resultados preliminares obtenidos del estudio del SEN; y finalmente la tercera seccion presenta las conclusiones del estudio.
listo.