Planning Underground Power Distribution Networks to Minimize Negative Visual Impact in Resilient Smart Cities

Francisco Pabón; Esteban Inga; Miguel Campaña

doi:10.3390/electricity3030024

Planning Underground Power Distribution Networks to Minimize Negative Visual Impact in Resilient Smart Cities

Francisco Pabón, Esteban Inga, Miguel Campaña

Research Group on Smart Electrical Grids (GIREI)

Research output: Contribution to journal › Article › peer-review

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Abstract

This paper presents the application of heuristic methods in conjunction with graph theory in the optimal routing and sizing of underground distribution networks in georeferenced (GIS) scenarios, which are modeled and simulated in the advanced engineering tool CYMDIST. The tool allows the deployment of underground networks to facilitate the design, planning, and implementation of networks, taking into consideration distribution company regulations, thus allowing overview and future planning in the growth of distribution systems. Further, this method is modeled in real georeferenced scenarios, where the coverage of the electric service to all users connected to the network is guaranteed according to population density and energy demand while minimizing the number of distribution transformers used. The applied method considers the location of transformer chambers, the capacity and coverage of the distribution transformers, and the voltage drops over the line section, which should not exceed 5% of the nominal value as described in the ANSI C84.1 standard. Consequently, to verify the efficiency of the applied method, the limitations and restrictions of the mathematical model are considered, as well as the characteristics of the georeferenced system and a comparison with different research studies that address the subject presented here. In addition, supply coverage is guaranteed to be 100%.

Translated title of the contribution	Planificación de redes subterráneas de distribución de energía para minimizar el impacto visual negativo en ciudades inteligentes resilientes
Original language	English
Pages (from-to)	463-479
Number of pages	17
Journal	Electricity
Volume	3
Issue number	3
DOIs	https://doi.org/10.3390/electricity3030024 https://doi.org/10.3390/electricity3030024
State	Published - 16 Sep 2022

Bibliographical note

Funding Information:
This work was financially funded by the Smart Grid Research Group (GIREI) of Universidad Politécnica Salesiana and Power Grids and Smart Cities (RECI), Salesian Institutions of Higher Education (IUS).

Publisher Copyright:
© 2022 by the authors.

Keywords

CYMDIST
georeferenced
graph theory
heuristic techniques
optimization

CACES Knowledge Areas

317A Electricity and Energy

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@article{7c57c2aff18347d8ba73b465f2244651,

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abstract = "Este trabajo presenta la aplicaci{\'o}n de m{\'e}todos heur{\'i}sticos junto con la teor{\'i}a de grafos en el trazado y dimensionamiento {\'o}ptimos de redes de distribuci{\'o}n subterr{\'a}neas en escenarios georreferenciados (GIS), que se modelan y simulan en la herramienta de ingenier{\'i}a avanzada CYMDIST. La herramienta permite el despliegue de redes subterr{\'a}neas para facilitar el dise{\~n}o, la planificaci{\'o}n y la ejecuci{\'o}n de las redes, teniendo en cuenta la normativa de las empresas de distribuci{\'o}n, lo que permite una visi{\'o}n general y una planificaci{\'o}n futura en el crecimiento de los sistemas de distribuci{\'o}n. Adem{\'a}s, este m{\'e}todo se modela en escenarios reales georreferenciados, donde se garantiza la cobertura del servicio el{\'e}ctrico a todos los usuarios conectados a la red en funci{\'o}n de la densidad de poblaci{\'o}n y la demanda de energ{\'i}a, minimizando el n{\'u}mero de transformadores de distribuci{\'o}n utilizados. El m{\'e}todo aplicado considera la ubicaci{\'o}n de las c{\'a}maras de los transformadores, la capacidad y cobertura de los transformadores de distribuci{\'o}n, y las ca{\'i}das de tensi{\'o}n sobre el tramo de l{\'i}nea, que no deben superar el 5% del valor nominal seg{\'u}n lo descrito en la norma ANSI C84.1. En consecuencia, para verificar la eficacia del m{\'e}todo aplicado, se consideran las limitaciones y restricciones del modelo matem{\'a}tico, as{\'i} como las caracter{\'i}sticas del sistema georreferenciado y la comparaci{\'o}n con diferentes estudios de investigaci{\'o}n que abordan el tema aqu{\'i} presentado. Adem{\'a}s, se garantiza que la cobertura de la oferta es del 100%.",

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TY - JOUR

T1 - Planning Underground Power Distribution Networks to Minimize Negative Visual Impact in Resilient Smart Cities

AU - Pabón, Francisco

AU - Inga, Esteban

AU - Campaña, Miguel

PY - 2022/9/16

Y1 - 2022/9/16

N2 - Este trabajo presenta la aplicación de métodos heurísticos junto con la teoría de grafos en el trazado y dimensionamiento óptimos de redes de distribución subterráneas en escenarios georreferenciados (GIS), que se modelan y simulan en la herramienta de ingeniería avanzada CYMDIST. La herramienta permite el despliegue de redes subterráneas para facilitar el diseño, la planificación y la ejecución de las redes, teniendo en cuenta la normativa de las empresas de distribución, lo que permite una visión general y una planificación futura en el crecimiento de los sistemas de distribución. Además, este método se modela en escenarios reales georreferenciados, donde se garantiza la cobertura del servicio eléctrico a todos los usuarios conectados a la red en función de la densidad de población y la demanda de energía, minimizando el número de transformadores de distribución utilizados. El método aplicado considera la ubicación de las cámaras de los transformadores, la capacidad y cobertura de los transformadores de distribución, y las caídas de tensión sobre el tramo de línea, que no deben superar el 5% del valor nominal según lo descrito en la norma ANSI C84.1. En consecuencia, para verificar la eficacia del método aplicado, se consideran las limitaciones y restricciones del modelo matemático, así como las características del sistema georreferenciado y la comparación con diferentes estudios de investigación que abordan el tema aquí presentado. Además, se garantiza que la cobertura de la oferta es del 100%.

AB - Este trabajo presenta la aplicación de métodos heurísticos junto con la teoría de grafos en el trazado y dimensionamiento óptimos de redes de distribución subterráneas en escenarios georreferenciados (GIS), que se modelan y simulan en la herramienta de ingeniería avanzada CYMDIST. La herramienta permite el despliegue de redes subterráneas para facilitar el diseño, la planificación y la ejecución de las redes, teniendo en cuenta la normativa de las empresas de distribución, lo que permite una visión general y una planificación futura en el crecimiento de los sistemas de distribución. Además, este método se modela en escenarios reales georreferenciados, donde se garantiza la cobertura del servicio eléctrico a todos los usuarios conectados a la red en función de la densidad de población y la demanda de energía, minimizando el número de transformadores de distribución utilizados. El método aplicado considera la ubicación de las cámaras de los transformadores, la capacidad y cobertura de los transformadores de distribución, y las caídas de tensión sobre el tramo de línea, que no deben superar el 5% del valor nominal según lo descrito en la norma ANSI C84.1. En consecuencia, para verificar la eficacia del método aplicado, se consideran las limitaciones y restricciones del modelo matemático, así como las características del sistema georreferenciado y la comparación con diferentes estudios de investigación que abordan el tema aquí presentado. Además, se garantiza que la cobertura de la oferta es del 100%.

KW - CYMDIST

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DO - 10.3390/electricity3030024

M3 - Article

SN - 2673-4826

VL - 3

SP - 463

EP - 479

JO - Electricity

JF - Electricity

IS - 3

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Planning Underground Power Distribution Networks to Minimize Negative Visual Impact in Resilient Smart Cities

Abstract

Bibliographical note

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CACES Knowledge Areas

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