Estimación de la temperatura media de los conductores de las líneas de trasmisión aéreas basada en medidas de sincrofasores

Abstract

Controlar la temperatura del conductor en líneas aéreas es esencial para garantizar una operación segura del sistema eléctrico, evitando daños en el conductor e incumplimientos de las distancias mínimas al suelo. Tradicionalmente, la capacidad de las líneas se define mediante criterios estáticos, determinando la corriente máxima que, bajo condiciones ambientales conservadoras, asegura no superar la temperatura de diseño. Actualmente, la transición energética y las dificultades para construir nuevas líneas impulsan la adopción de métodos de ampacidad dinámica, que consideran en tiempo real las condiciones ambientales y del conductor, posibilitando un mayor aprovechamiento de las líneas existentes. Este trabajo explora una metodología indirecta para estimar la temperatura media del conductor mediante el uso de sincrofasores. Estos sincrofasores, medidos simultáneamente en ambos extremos de la línea, permiten calcular parámetros eléctricos como la resistencia del conductor, y así inferir su temperatura media en tiempo real. Esta técnica presenta ventajas operativas y económicas respecto a los sensores físicos convencionales, cuyos costos, mantenimiento y problemas de comunicación limitan su aplicación generalizada. El principal desafío del método propuesto radica en los errores sistemáticos, tanto en módulo como en fase, presentes en las mediciones fasoriales de las PMU. Para corregir estos errores se implementó un algoritmo de calibración que determina factores correctivos mediante ajustes multiplicativos en módulo y aditivos en fase. Dado que el método original no especificaba cómo determinar los pesos de las variables en la función costo de la optimización, en esta tesis se desarrolló un procedimiento específico para definir dichos pesos para escalar las variables, estableciéndose además dos criterios concretos para la selección final de los factores correctivos. La metodología se validó mediante simulaciones numéricas, considerando una línea aérea con temperatura y carga eléctrica variables en el tiempo, obteniéndose errores medios absolutos de 2,26 °C y errores máximos cercanos a 5,38 °C. Adicionalmente, se realizó una validación experimental con datos reales de sincrofasores de la línea Trinidad-Rodríguez de 150 kV, comparando la temperatura estimada con mediciones obtenidas por sensores físicos instalados en el conductor. En esta validación se obtuvieron errores medios inferiores a 0,632 °C, con errores máximos puntuales de hasta 15,49 °C y un leve sesgo hacia la sobreestimación. Los resultados demuestran el potencial del método indirecto basado en sincrofasores como alternativa viable y complementaria al monitoreo con sensores físicos, aprovechando la infraestructura de medición existente.