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8/18/2019 Guia Para La Actividad Práctica
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GUÍA PARA LA ACTIVIDAD PRÁCTICA
TEMA: SISTEMAS DE EXCITACIÓN
Análisis de la respes!a de sis!e"as de e#$i!a$i%n de dis!in!& !ip&
Sis!e"a de e#$i!a$i%n r&!a!i'a DC( "&del& IEET)A
Características:
• Utiliza como entrada la tensión en terminales del generador ET
• VS, la señal estabilizante proveniente del PSS es sumada aectando a la señal de error de
tensión!
• El error resultante es ampliicado para proveer la tensión de e"citación # subsecuentemente la
tensión en terminales deseada!
• E"citatriz rotativa $C de campo controlado con actuación continua del regulador de tensión!
• El error de tensión es ampliicado con una ganancia % & # una constante de tiempo T&!
• V' es la salida del blo(ue de saturación donde el t)rmino SE*E d+ es una unción no lineal de la
tensión de e"citación Ed!
• a señal V- es provista por el estabilizador en el lazo menor de realimentación con una acción
derivativa de ganancia % - # una constante de tiempo T-!
• V. es la tensión de salida del regulador utilizada para controlar la tensión de campo de la
e"citatriz!
$iagrama de blo(ues
• -unción de inicialización /0ieet1a!m,
• .ango de par2metros típicos propuesto por programa PSS3E!
• Sistema de e"citación 4 5odelo operación en vacío del generador $C06V!mdl para la
simulación de la respuesta transitoria ante cambios en la tensión de reerencia!
• &n2lisis del error de estado estacionario en unción de la ganancia .taTransitoria!m
•
C2lculo de las 5edidas de desempeño ante pe(ueñas perturbaciones en la respuestatransitoria: m2"imo sobrepaso, tiempo de subida # tiempo de establecimiento!
.taTransitoria!m
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• .espuesta en recuencia de lazo abierto *margen de ase # de ganancia+ # en lazo cerrado *pico
de resonancia, recuencia de resonancia, anc7o de banda+! $C.ta-cia!m
Sis!e"a de e#$i!a$i%n r&!a!i'a AC( "&del& IEEE EXAC*
Características :
• Con alta respuesta inicial del sistema rectiicador8e"citatriz &C de campo controlado!
• Con rectiicación no controlada utilizando un puente de diodos!
• El campo de la e"citatriz es suministrado por una e"citatriz piloto no es autoe"citado!
• El eecto desmagnetizante de la corriente de carga */-$+ en la tensión es representado por el
lazo de realimentación (ue inclu#e la ganancia % $!
• a caída de tensión producida por la regulación del rectiicador se simula inclu#endo la
constante % C # la curva de regulación del rectiicador!
• Estabilización del sistema provista por el derivador en el lazo menor de realimentación #3o por
compensador en atraso o en adelanto en serie!
• /nclu#e compensación de la constante de tiempo de la e"citatriz a trav)s de la realimentación
negativa de la señal V9 por el incremento del anc7o banda de la e"citatriz!
• imitación de la corriente de campo, los límites de la tensión de e"citación dependen del valor
de la corriente de campo!
$iagrama de blo(ues
• -unción de inicialización /0e"ac!m,
• .ango de par2metros típicos propuesto por programa PSS3E!
• Sistema de e"citación 4 5odelo operación en vacío del generador &C06V!mdl para la
simulación de la respuesta transitoria ante cambios en la tensión de reerencia!
•
&n2lisis del error de estado estacionario en unción de la ganancia .taTransitoria!m
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• C2lculo de las 5edidas de desempeño ante pe(ueñas perturbaciones en la respuesta
transitoria: m2"imo sobrepaso, tiempo de subida # tiempo de establecimiento!
.taTransitoria!m
• .espuesta en recuencia de lazo abierto *margen de ase # de ganancia+ # en lazo cerrado *pico
de resonancia, recuencia de resonancia, anc7o de banda+! &C.ta-cia!m
Sis!e"a de e#$i!a$i%n es!á!i$a( "&del& ST)A+
Características:
• .ectiicador controlado!
• -uente de potencia de e"citación suministrada por un transormador desde los terminales del
generador!
• Tensión de e"citación m2"ima directamente proporcional a la tensión en terminales!
• a orma en (ue se calcula el 2ngulo de disparo de los tiristores aecta la relación entrada8
salida, la cual se asume lineal con una ganancia % &!
• El eecto de la rectiicación controlada en la tensión m2"ima de e"citación est2 representada
por % C!
• El modelo provee un compensador en atraso8adelanto # un estabilizador en el lazo interno de
realimentación → le"ibilidad para estabilizar!
• Por su gran capacidad para orzar el campo se inclu#e un limitador de corriente de e"citación,
el límite est2 deinido por /. # la ganancia % . !
$iagrama de blo(ues
• -unción de inicialización /0st1a!m,
• .ango de par2metros típicos propuesto por programa PSS3E!
• Sistema de e"citación 4 5odelo operación en vacío del generador ST06V!mdl para la
simulación de la respuesta transitoria ante cambios en la tensión de reerencia!
• &n2lisis del error de estado estacionario en unción de la ganancia .taTransitoria!m
• C2lculo de las 5edidas de desempeño ante pe(ueñas perturbaciones en la respuesta
transitoria: m2"imo sobrepaso, tiempo de subida # tiempo de establecimiento!
.taTransitoria!m
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• .espuesta en recuencia de lazo abierto *margen de ase # de ganancia+ # en lazo cerrado *pico
de resonancia, recuencia de resonancia, anc7o de banda+! ST.ta-cia!m
GUÍA PARA LA ACTIVIDAD PRÁCTICA
TEMA: REGULACIÓN DE VEL,CIDAD
Tr-inas .idráli$as / ss sis!e"as de re0la$i%n de 'el&$idad
M&del& IEEEG*
Características:
• Para sistemas de regulación de velocidad de unidades 7idr2ulicas!
• /nclu#e estatismo permanente # transitorio!• Consigna de potencia con entrada rampa en P reerencia, respuesta r2pida!
$iagramas de blo(ue
M&del& IEEEG1
Características:
• Para sistemas de regulación de velocidad de unidades 7idr2ulicas!
• /nclu#e estatismo permanente # transitorio!
• /nclu#e la din2mica del servo piloto # del servo principal!• /nclu#e limitaciones en la velocidad de apertura # cierre de la gate # en la posición!
$iagramas de blo(ue
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M&del& 2PID34
Características:
• Para sistemas de regulación de velocidad de unidades 7idr2ulicas!
• Controlador P/$!
• /nclu#e la alinealidad entre la posición de la v2lvula # la potencia mec2nica!
• a medición de la potencia el)ctrica es adicionada a la señal de error para proveer estatismo
permanente .E6!
• /nclu#e coeiciente de amortiguamiento de la turbina $!
• /nclu#e limitaciones en la velocidad de apertura # cierre de la gate # de posición!
$iagramas de blo(ue
• -unción de inicialización del con;unto de modelos /0T7id!m, en orma individual
/0ieeeg!m, /0ieeeg
• .egulador de velocidad 4 generador aislado alimentando una carga local /EEE60S&!mdl,
/EEE6P/$9?0S&!mdl simulación ante cambios en la carga local # en la
potencia de reerencia!
• &n2lisis de la respuesta transitoria ante variación escalón en la potencia de carga /0T7id!m,
visualización de la variación de velocidad # de la potencia mec2nica total!• C2lculo del estatismo permanente a partir de los valores de estado estacionario de velocidad #
potencia mec2nica! & partir de las gr2icas obtenidas con /0T7id!m !
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• Simulación ante variación escalón en la potencia de reerencia /EEE60S&!mdl,
/EEE6P/$9?0S&!mdl!
• &n2lisis del eecto del estatismo transitorio en la estabilidad del sistema regulador de
velocidad /EEE6 4 turbina 7idr2ulica 4 generador 4 carga local! $eterminación de los
m2rgenes de estabilidad con # sin estatismo transitorio EST0Transitorio!m
Tr-inas a 'ap&r / ss sis!e"as de re0la$i%n de 'el&$idad+
.egulador de velocidad modelo /EEE61
Características:
• V2lido para turbinas a vapor en coniguración cross8compound o tandem8compound!
• $istintas etapas de generación: mu# alta presión, alta presión, presión intermedia # ba;a
presión,
• /nclu#e dos etapas con recalentador!
• /nclu#e control de velocidad v2lvula CV # de sobre velocidad v2lvulas /V!
• /nclu#e unciones para representar la alinealidad de las v2lvulas!
$iagrama de blo(ues: implementación tandem8compound
• -unción de inicialización del modelo /0/EEE61!m
• .egulador de velocidad 4 generador aislado alimentando una carga local /EEE610S&!mdl,
simulación ante cambios en la carga local # en la potencia de reerencia!
• &n2lisis de la respuesta transitoria /0V&P@.!m, visualización de la variación de velocidad,
del aporte de potencia mec2nica de cada etapa # de la potencia mec2nica total!
• C2lculo del estatismo permanente a partir de los valores de estado estacionario de velocidad # potencia mec2nica! & partir de las gr2icas obtenidas con /0V&P@.!
• Simulación ante variación escalón en la potencia de carga o en la potencia de reerencia!
Tr-inas a 0as / ss sis!e"as de re0la$i%n de 'el&$idad+
Simulación # an2lisis de la respuesta en el tiempo!
5odelo 6&ST>$
Características:
• El regulador >ood=ard consiste en un controlador P/$ para el control carga3velocidad!• a medición de la potencia el)ctrica es adicionada a la señal de error para proveer estatismo
permanente % $.@@P!
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• En la operación normal compiten por el mane;o de la v2lvula los lazos de temperatura #
velocidad!
• ímite m2"imo dado por el límite de temperatura!
• Sistemas de control de combustible
• Turbina a gas: los gases de combustión impulsan a la turbina (ue entrega un tor(ue mec2nicoen su e;e!
• Sistema de control de temperatura de los gases de escape de la turbina!
$iagrama de blo(ues
• -unción de inicialización del modelo /0gast=d1!m
• .egulador de velocidad 4 generador aislado alimentando una carga local 6&ST>$0S&!mdl,
simulación ante cambios en la carga local # en la potencia de reerencia!
• &n2lisis de la respuesta transitoria /06&S!m, visualización de la variación de velocidad, de la
temperatura, de las señales de control del control de velocidad # del control de temperatura #
potencia mec2nica!
• C2lculo del estatismo permanente a partir de los valores de estado estacionario de velocidad #
potencia mec2nica! & partir de las gr2icas obtenidas con /06&S!m! Perturbación salto escalón
en la carga local!• Simulación ante variación escalón en la potencia de carga o en la potencia de reerencia
6&ST>$0S&!mdl!
Re0la$i%n pri"aria de 5re$en$ia
• .egulación primaria de recuencia en sistema aislado con un solo generador, .P- sincrónica
con %$.@@PAB, .P- asincrónica con %$.@@P≠B 6&ST>$0S&!mdl! &n2lisis de la
variación de recuencia en estado estacionario!
• .egulación primaria de recuencia en sistema aislado con dos unidades turbo vapor con
regulador de velocidad /EEE61, c2lculo de estatismo permanente, an2lisis del aporte de cada
generador a la .P- en unción de sus estatismo permanente! C2lculo del error de estado
estacionario de recuencia # del eecto de autorregulación de las cargas! &n2lisis de la m2"ima
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variación de potencia mec2nica en unción de la ganancia del regulador de velocidad
*13estatismo permanente+!
S&06en!mdl # /0V&P@.0!m!
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GUÍA PARA LA ACTIVIDAD PRÁCTICA
TEMA: ESTA6ILIDAD DE PE7UE8A SE8AL
Análisis "&dal de n $ir$i!& serie RLC:
• $eterminación de la unción de transerencia # de su representación en espacio de estado!
• C2lculo de las raíces de la ecuación característica, de la recuencia natural no amortiguada
# del actor de amortiguamiento relativo!
• $eterminación # graicación de los autovalores # autovectores!
• 6raicación de la tra#ectoria de estado para distintas condiciones iniciales!
• 6raicación de la respuesta transitoria para distintas condiciones iniciales!
Circuito0.C!m # .C!mdl
Análisis "&dal de n sis!e"a el9$!ri$& si"ple:
• Simulación de un sistema el)ctrico sencillo ormado por: generador, transormador, línea #
barra ininita
• Variación del coeiciente de amortiguamiento! &n2lisis de estabilidad en unción de los
autovalores! Simulación del sistema e"citado por condiciones iniciales no nulas! C2lculo
de la recuencia de la respuesta transitoria!
• &n2lisis modal del modelo lineal! C2lculo de autovalores # autovectores! 5atriz de
participación! C2lculo de residuos de cada autovalor en la respuesta transitoria de cada
variable de estado!
es!a-ilidad)p!m, blo(ues1!mdl
Análisis "&dal de la in$&rp&ra$i%n de la diná"i$a del arr&lla"ien!& de $a"p&+
• Simulación de un sistema el)ctrico sencillo ormado por: generador *con din2mica decircuito de campo+, transormador, línea # barra ininita! blo(ues!mdl
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• Con coeiciente de amortiguamiento %$AB, (ue arro;a un comportamiento marginalmente
estable al no incluir la din2mica del circuito de campo! &n2lisis de estabilidad en unción
de los autovalores! Simulación ante un cambio escalón en la potencia mec2nica!
• &n2lisis modal del modelo lineal! C2lculo de autovalores # autovectores! 5atriz de
participación! C2lculo del coeiciente de tor(ue sincronizante en estado estacionario!
C2lculo de los coeicientes de tor(ue sincronizante # de amortiguamiento en el modo deoscilación!
es!a-ilidad*p+"( blo(ues!mdl, blo(ues0PmTe!mdl, blo(ues0Pm$el!mdl
Análisis "&dal de la in$&rp&ra$i%n del sis!e"a de e#$i!a$i%n+
• Simulación de un sistema el)ctrico sencillo ormado por: generador *con din2mica decircuito de campo # sistema de e"citación+, transormador, línea # barra ininita!
blo(ues
• Con ganancia %& del sistema de e"citación variable! &n2lisis de estabilidad en unción de
los autovalores! Simulación ante un cambio escalón en la potencia mec2nica!
• &n2lisis modal del modelo lineal sin sistema de e"citación %&AB! C2lculo de autovalores
# modos de oscilación! C2lculo del coeiciente de tor(ue sincronizante en estado
estacionario! C2lculo de los coeicientes de tor(ue sincronizante # de amortiguamiento en
el modo de oscilación! blo(ues
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Análisis "&dal del "&del& lineal $&n PSS / !ransd$!&r+
• Simulación de un sistema el)ctrico sencillo ormado por: generador *con din2mica de
circuito de campo, transductor # sistema de e"citación+, transormador, línea # barra
ininita! blo(ues0sPSS!mdl
• Simulación de un sistema el)ctrico sencillo ormado por: generador *con din2mica de
circuito de campo, transductor, sistema de e"citación # PSS+, transormador, línea # barra
ininita! blo(ues0cPSS!mdl
• C2lculo de los coeicientes de tor(ue sincronizante # de amortiguamiento en el modo de
oscilación con # sin PSS! blo(ues0sPss0PmTe!mdl, blo(ues0sPss0Pm$el!mdl,
blo(ues0cPSS0PmTe!mdl, blo(ues0cPSS0Pm$el!mdl,
• $eterminación de las variables de estado # c2lculo de los autovalores # matriz de
participación con # sin PSS! Visualización de los elementos de la matriz de participación!
blo(ues0sPss!mdl , blo(ues0cPSS!mdl
es!a-ilidad