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Anlisis de Estabilidad en Sistemas de Potencia Basado en PMU Curso: Sistemas de Potencia II

Michael Castillo, Fernando Garzn y Luis Hernndez

Escuela de Ingeniera Elctrica y Electrnica, Universidad del ValleSantiago de Cali - Colombia16 de Junio de 2015

IntroduccinEstado estableReduccin del sistemaCombinacin de mquinasEstabilidad transitoriaProceso de evaluacin de la estabilidadSimulacionesConclusiones

Contenido

El articulo trata sobre el anlisis en estado estable y anlisis en estado transitorio de un sistema de potencia usando PMU (Unidades de medida fasorial). Se presenta un mtodo para detectar oscilaciones de desviaciones de frecuencia, ya que a partir de la desviacin de frecuencia es posible determinar las oscilaciones de potencia. Se presenta un mtodo para analizar la estabilidad transitoria usando el criterio de reas iguales, unidades de medicin fasorial y parmetros del generador.La estabilidad transitoria fue analizada por el rea bajo la curva analizando el delta de potencia utilizado y el tiempo critico de compensacin.

Introduccin

Las PMUs (Unidades de medicin fasorial) son un recurso tecnolgico que permite tener gran precisin en la observacin del estado dinmico del sistema elctrico de potencia. Las PMU permiten la obtencin de fasores de tensiones y corrientes de forma sincronizada. Las PMU estn ubicadas de forma estratgica para tener una mejor observacin del sistema de potencia.

-comunicacin -concentradores de datos de fasores (PDC)-Referencia de tiempo-AplicacionesIntroduccin

Introduccin

3Estado estable

3

Estado estable

3Reduccin del Sistema

Organizando el SEP en dos grupos B y C, cada uno con dos mquinas que oscilan juntas (mquinas coherentes) sus constantes de inercia M se pueden sumar. Se reduce el sistema un dos mquinas no coherentes.Ahora se combinan las dos mquinas no coherentes en una.

Combinacin de Mquinas

M ser:

Pe ser:

Criterio de reas iguales:A1 rea de aceleracin y A2 rea de desaceleracin.

Estabilidad Transitoria

La estabilidad transitoria del sistema est asegurada cuando A1 < A2.

Proceso de Evaluacin de Estabilidad

Simulaciones

El mtodo desarrollado se prob en un sistema de cuatro mquinas y se simul una contingencia del sistema con un fallo de tres fases en el bus generador 1

El rango de frecuencia del modo de oscilacin dominante se estim a partir de los resultados de FFT(Transformada Rpida de Fourier). El modo de oscilacin dominante se encontr que era alrededor de 0,2 Hz Simulaciones

La banda de frecuencia de la FFT fue entonces ajustar entre 0.1-0.3Hz. La frecuencia central se calcul a ser 0.2021Hz para el modelo de cuatro mquinas. Se utiliz la frecuencia central para extraer los datos por el filtro FFT, con el fin de estimar el modelo de oscilacin.

Simulaciones

Cuando se aplica el mismo mtodo a un sistema de gran potencia representada por las mediciones de PMU en dos lugares. Con la frecuencia central fijado en 0,3399, el valor propio obtenidos fueron -0.04333 j2.0682. La frecuencia del sistema es 0.329 Hz y amortiguamiento es 0,020947.

Simulaciones

El sistema de cuatro mquinas se reduce para formar un sistema de dos mquinas. La red de dos mquinas se redujo en un SMIB y utilizando el mtodo de mnimos cuadrados la potencia elctrica mxima se determin que era 6,3215 pu para la post-falla. Se alcanz el punto de equilibrio estable a 15.369 y el punto de equilibrio inestable en 164.63.

Simulaciones

Para la estabilidad (Angulo del rotor), la zona de aceleracin debe ser mayor o igual al rea de desaceleracin. La Tabla muestra las reas de aceleracin y desaceleracin en diferentes pasos de tiempo.

Simulaciones

El tiempo de compensacin crtico calculado para el SMIB era 106,51 y el tiempo crtico de compensacin, 0,28291 segundos de acuerdo con (12). El ngulo inicial se calcul en 15,11 (estable).

Conclusiones

Las oscilaciones se analizaron en un sistema de mquina de cuatro y un sistema de gran potencia medidos de fasores sincronizados de tensin para el estado estacionario.

El filtro FFT se utiliz para extraer la frecuencia deseada a partir de la frecuencia angular. Oscilaciones se observaron a partir de las desviaciones de frecuencia.

Los resultados obtenidos en las simulaciones muestran que el uso de PMU , en una versin muy simple es una herramienta eficiente y robusta para el anlisis en estado estable y anlisis en estado transitorio de un sistema de potencia grande o pequeo.Gracias