Grupo 1 villonaco

Escuela Politcnica Nacional Energas Alternativas

Modelacin Parque Elico Villonaco

Profesor: Dr. Carlos Fabin Gallardo

GRUPO 1

Estudiantes:

Bryan Jadan

Esteban Ortiz

Mauro Jurado

Patricio Salazar

FECHA DE ENTREGA: 29/05/2015

Contenido

1. Antecedentes 2. Modelamiento del Parque Elico 3. Compensacin de Reactivo del Parque Elico 4. Anlisis de Generacin y Prdidas 5. Clculo de corto-circuitos 6. Espectros Armonicos y coeficientes flicker 7. Referencias

1.0 Antecedentes Las privilegiadas condiciones naturales y geogrficas de la ciudad de Loja permiten el aprovechamiento de la fuerza del aire a travs del Parque Elico Villonaco. El Parque Elico Villonaco se encuentra ubicado en la provincia de Loja a 4km de su capital, especficamente entre los cantones de Loja y Catamayo. Su construccin se realiz entre los puntos ms altos del cerro Villonaco, a una altura aproximada de 2.720 m.s.n.m. cuenta con 11 aerogeneradores, cada uno con una altura mxima de 100 m de altura; y un centro de interpretacin, destinado a acoger a los visitantes que deseen conocer acerca del desarrollo de la energa elica en el Ecuador. Posee una potencia nominal de 16.5 MW y aportar 60 millones de kWh/ao al Sistema Nacional Interconectado, reduciendo en 35 mil toneladas las emisiones de CO2/ao, as como el consumo equivalente de combustibles en 4.5 millones de galones diesel/ao, lo que corresponde a un ahorro de 13 millones de dlares anuales para el pas. El Parque Elico Villonaco es considerado como uno de los proyectos emblemticos y estratgicos del Gobierno Ecuatoriano, que contribuir con la diversificacin de la matriz energtica actual. Energa limpia para el Ecuador, utilizando un recurso renovable e inagotable.

1.1 Ubicacin Proyecto Central Elica Villonaco

El Parque Elico Villonaco fue instalado en la provincia de Loja a 4 km de su capital, entre los cantones de Loja y Catamayo, a una altura de 2.720 metros sobre el nivel del mar.

Pas: Ecuador

Provincia: Loja

1.2 Energa Elica

La energa elica nace del movimiento de las masas de aire que produce el viento, creando energa cintica (propia de los cuerpos en movimiento).

La energa elica es una forma indirecta de energa solar

Las diferencias de temperatura conllevan la circulacin de aire

1.3 Caractersticas del Proyecto

Cuenta con 11 aerogeneradores, con una altura de 62 metros y una longitud de palas de 35 metros. Entr en funcionamiento comercial desde el mes de julio de 2013 para cubrir un 25% la demanda elctrica de la provincia de Loja. Las condiciones que soportan los aerogeneradores del parque elico Villonaco son extremas.

1.4 Caractersticas Aerogeneradores

1.5 Variabilidad del Viento

1.6 Curva de potencia del Aerogenerador

1.7 Beneficios Proyecto

42.000 hogares ecuatorianos Reduccin de emisiones: 35.929 tonCO2 / ao Reduccin Combustible Disel 4494.988 gal/ao Costo equivalente de reduccin de combustible disel 13260.216 USD.$/ao

Vista General del Proyecto

2.0 Modelamiento del Parque Elico 2.1 Armado del modelo del parque elico A continuacin modelaremos un parque elico sobre el cual se realizarn diferentes estudios de flujo de carga (compensacin de reactivo, prdidas del sistema), corto-circuito y armnicos. Se trata de un parque elico con una potencia nominal de 1500 MW. El parque consiste de 11 generadores tipo directo factor de planta de 41,6 y posee un circuito de conexin subterrnea los cuales une dos grupos 1 y 2. Diagrama Unifilar

Emplear el template FullyRatedConverterWTG_3.6MW para agregar los generadores a la red.

TrT-

110/

20-2

..

2

LV(10)

LV(5)

LV(4)

LV(9)

LV(8)

LV(7)

LV(6)

LV(3)

LV(2)

LV(1)

LV

Terminal(3) ..

Windpark 34.5kV ..

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0

Windpark Blue Mountain

Proyecto: Example Grfica: Steady state wind f Fecha: 28/05/2015 Anexo:

S14 S7

WTG 1..

Trf(1

0)Tr

f 0.6

9kV

- 34

.5kV

S14(2)

WTG 1..

Trf(5

)Tr

f 0.6

9kV

- 34

.5kV

S14(1)

WTG 1..

Trf(4

)Tr

f 0.6

9kV

- 34

.5kV

WTG 1..

Trf(9

)Tr

f 0.6

9kV

- 34

.5kV

WTG 1..

Trf(8

)Tr

f 0.6

9kV

- 34

.5kV

WTG 1..

Trf(7

)Tr

f 0.6

9kV

- 34

.5kV

WTG 1..

Trf(6

)Tr

f 0.6

9kV

- 34

.5kV

WTG 1..

Trf(3

)Tr

f..

WTG 1..

Trf(2

)Tr

f..

WTG 1..

Trf(1

)Tr

f..

WTG 1.5MW

Trf

Trf..

TrT-

110/

20-2

..

2

Shun t/Filter max. no.: 1 act. no.: 0 11,00 Mvar

0

External GridSL

Uset=1,00

S8 S4 S3 S2

S1

S5

S6

DIgSILENT

Los generadores elicos son modelados en PF mediante generadores estticos con las siguientes caractersticas: Potencia aparente nominal: 1.66 MVA Factor de potencia (nominal): 0.9 En la hoja del flujo de carga verificar su punto de operacin a: Modo de operacin local: Factor de potencia Potencia activa: 1.5 M Factor de potencia: 1

Poner por el momento fuera de servicio la compensacin de reactivo del parque (capacitor en la barra de 20 kV). Ms adelante ser objeto del ejercicio dimensionar esta compensacin. Verificar que la red externa est como barra de referencia y con un nivel de tensin a 1.00 p.u.

Diagrama unifilar parque elico

TrT-

110/

20-2

..

2

LV(10)0,670,97

-172,70

LV(5)0,670,97

-172,70

LV(4)0,670,97

-172,66

LV(9)0,670,97

-172,67

LV(8)0,670,97

-172,68

LV(7)0,670,97

-172,71

LV(6)0,670,97

-172,76

LV(3)0,670,97

-172,76

LV(2)0,670,97

-172,71

LV(1)0,670,97

-172,68

LV0,670,97

-172,66

Terminal(3) 69,001,000,00

Windpark 34.5kV 33,520,97

-25,53

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0


Proyecto: Example Grfica: Steady state wind f Fecha: 28/05/2015 Anexo:

NA2XS(F)2Y 1x185RM 12/20kV ir 0,80 km7,02 %


WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(1

0)

77,0

234

%0,

0024

MW

-1,500,0777,02

1,500,0077,02


WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(5

) 77

,026

5 %

0,00

24 M

W

-1,500,0777,03

1,500,0077,03


WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(4

) 76

,986

4 %

0,00

24 M

W

-1,500,0776,99

1,500,0076,99

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(9

) 76

,986

4 %

0,00

24 M

W

-1,500,0776,99

1,500,0076,99

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(8

) 77

,002

9 %

0,00

24 M

W

-1,500,0777,00

1,500,0077,00

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(7

) 77

,036

5 %

0,00

24 M

W

-1,500,0777,04

1,500,0077,04

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(6

) 77

,104

2 %

0,00

24 M

W

-1,500,0777,10

1,500,0077,10

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf..

77,..

0,0.

.

-1,500,0777,11

1,500,0077,11

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf..

77,..

0,0.

.

-1,500,0777,04

1,500,0077,04

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf..

76,..

0,0.

.

-1,500,0777,00

1,500,0077,00

WTG 1.5MW 90,00 %

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf

76,..

0,0.

.

-1,500,0776,99

1,500,0076,99

Tr

67,7

106

%0,

0504

MW

-16,401,1367,71

16,450,1667,71

2

Shun t/Filter

0,000,00

0

External Grid

-16,40..1,13 M..-1,00





NA2Y

..1,

00..

27,1

..

-7,48-0,1227,11

NA2

YSY

1x30

0rm

12/

20kV

ir

0,80

km

32,5

3 %

-8,97-0,0432,53


DIgSILENT

2.2 Lmite potencia reactiva de los generadores A continuacin definiremos la curva de potencia reactiva del generador elico. Una caracterstica que los diferencia de los generadores convencionales es que su lmite de reactivo es dependiente de la tensin.

En la hoja Configuracin, configurar la curva de reactivo para los niveles de tensin y la potencia activa de la mquina definidos en la Tabla 1.

En la hoja de datos bsicos ingresar los valores de la tabla

Tabla 1: Curva de potencia reactiva del generador elico

Curva de Qmax en [p.u.] Curva de Qmin en [p.u.] Tension [p.u.]

P= 0 [p.u.]

P=0,2 [p.u.]

P= 1 [p.u.]

P= 0 [p.u.]

P=0,2 [p.u.]

P= 1 [p.u.]

0,90 0,00 0,30 0,30 0,00 -0,28 -0,28 1,00 0,00 0,41 0,41 0,00 -0,33 -0,33 1,05 0,00 0,41 0,41 0,00 -0,33 -0,33 1,10 0,00 0,35 0,35 0,00 -0,35 -0,35

Ejecutar flujos de carga

Revisar el punto de operacin de cada uno de los generadores.

Vista del Diagrama Unifilar ya corrido del flujo

TrT-

110/

20-2

..

2

LV(10)0,640,93

-174,80

LV(5)0,640,93

-174,80

LV(4)0,640,93

-174,77

LV(9)0,640,93

-174,77

LV(8)0,640,93

-174,79

LV(7)0,640,93

-174,81

LV(6)0,640,93

-174,87

LV(3)0,640,93

-174,87

LV(2)0,640,93

-174,82

LV(1)0,640,93

-174,78

LV0,640,93

-174,77

Terminal(3)69,001,000,00

Windpark 34.5kV32,700,95

-26,8 9NA2XS(F)2Y 1x185RM 12/20kV ir

0,80 km5,45 %


WTG 1..66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf(1

0)

59,7

755

%0,

0014

MW

-1,000,54

59,78

1,00-0,4959,78


WTG 1..66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf(5

) 59

,776

4 %

0,00

14 M

W

-1,000,54

59,78

1,00-0,4959,78


WTG 1..66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf(4

) 59

,769

6 %

0,00

14 M

W

-1,000,54

59,77

1,00-0,4959,77

WTG 1..66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf(9

) 59

,769

1 %

0,00

14 M

W

-1,000,54

59,77

1,00-0,4959,77

WTG 1..66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf(8

) 59

,771

8 %

0,00

14 M

W

-1,000,54

59,77

1,00-0,4959,77

WTG 1..66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf(7

) 59

,777

6 %

0,00

14 M

W

-1,000,54

59,78

1,00-0,4959,78

WTG 1..66,92 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf(6

) 59

,789

4 %

0,00

14 M

W

-1,000,54

59,79

1,00-0,4959,79

WTG 1..66,92 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf..

59,..

0,0.

.

-1,000,54

59,79

1,00-0,4959,79

WTG 1..66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf..

59,..

0,0.

.

-1,000,54

59,78

1,00-0,4959,78

WTG 1..66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf..

59,..

0,0.

.

-1,000,54

59,77

1,00-0,4959,77

WTG 1.5MW 66,93 %

1,00 MW-0,49 Mvar

0,90

Trf

59,..

0,0.

.

-1,000,54

59,77

1,00-0,4959,77

Tr

50,8

758

%0,

0285

MW

-10,9 45,73

50,88

10,97-5,0050,88

2

Shunt/F ilter

0,000,00

0

External Grid

-10,9 4..5,73 Mvar

-0,89





NA2Y

..1,

00..

20,4

..

-4,992,23

20,48

NA

2YS

Y 1x

300r

m 1

2/20

kV ir

0,

80 k

m24

,65

%-5,982,77

24,65NA2XS(F)2Y 1x185RM 12/20kV ir

0,80 km26,62 %

DIgSILENT

3 Compensacin de Reactivo del Parque Elico 3.1 Requerimientos en el punto de conexin al sistema

Los criterios comnmente exigidos y que se debern observar son los siguientes: a. Para todo punto de operacin del parque elico el operador del sistema requiere en el punto de conexin (PCC) un factor de potencia mnimo de 0.925 (sobre-excitado) y 0.95 (sub-excitado)

b. La tensin dentro del parque elico deber estar entre +/- 10% de la tensin nominal

c. El mximo cambio de tensin permitido en el punto de conexin (PCC) al operar la

compensacin del parque es de 2% [Technical Guideline: Generating Plants Connected to the

Medium-Voltage Network, bdew, Germany, chapter 2.4.1] Los requerimientos a) y b) determinarn el total necesario para la compensacin de reactivo del parque elico mientras que el requerimiento c) determinar la cantidad de pasos de dicha compensacin fija. Existen dos limitaciones que han de ser consideradas. La primera es el rango de potencia reactiva en P = Pn (potencia nominal) para una variacin de tensin en el PCC y la segunda limitacin es la capacidad de potencia reactiva (de todo el parque) en el rango de generacin completo 0

3.2 Capacidad de potencia reactiva del parque elico

En primer lugar comprobaremos si la capacidad de potencia reactiva de los generadores elicos es suficiente para llegar a los dos bordes indicados en la Figura 2, lo cual significa que los generadores elicos tienen que operar a la potencia activa nominal. Comprobaremos en primera instancia la esquina superior izquierda de la curva de la Figura 2. Para esto, ajustar la potencia reactiva de todos los generadores estticos a un valor bajo y dejar que PowerFactory limite la potencia reactiva de acuerdo a la curva de capacidad anteriormente definida (Tabla 1). La tensin de la red externa tiene que ser cambiada para simular los diferentes puntos de tensin indicados en la Figura 2 para el PCC: Un ajuste bajo en la potencia reactiva asegura que el generador esttico operar en su lmite de potencia reactiva previamente definido (en este caso el lmite sub-excitacin).

Un ajuste bajo en la potencia reactiva asegura que el generador esttico operar en su lmite de potencia reactiva previamente definido (en este caso el lmite sub-excitacin).

TrT-

110/

20-6

..

2

LV(15)0,441,10

-21,81

Terminal(4)22,101,10

-25,20

LV(14)0,441,11

-172,68

LV(13)0,441,11

-172,74

LV(12)0,441,11

-172,84

LV(11)0,441,11

-172,61

LV(10)0,441,11

-172,68

LV(9)0,441,11

-172,81

LV(8)0,441,10

-173,01

LV(7)0,441,10

-173,04

LV(6)0,441,11

-172,88

LV(5)0,441,11

-172,78

LV(4)0,441,11

-172,72

LV(3)0,441,10

-173,04

LV(2)0,441,11

-172,88

LV(1)0,441,11

-172,78

LV0,441,11

-172,72

Terminal(3) 121,001,100,00

Windpark 20kV 22,071,10

-25,29

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0


Project: Example Graphic: Steady state wind Date: 5/21/2015 Annex:

WTG 3..75,09..

6,00 MW-0,29 Mvar

1,00

Trf..

109.

.-0

,..

-6,000,65-0,99

109,24

6,00-0,291,00

109,24

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,70

3,00-0,141,0067,70

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,75

3,00-0,141,0067,75

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,85

3,00-0,141,0067,85

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,63

3,00-0,141,0067,63

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,69

3,00-0,141,0067,69

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,81

3,00-0,141,0067,81

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0068,00

3,00-0,141,0068,00

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

68,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0068,03

3,00-0,141,0068,03

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,88

3,00-0,141,0067,88

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,78

3,00-0,141,0067,78

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,73

3,00-0,141,0067,73

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

68,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0068,03

3,00-0,141,0068,03

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,88

3,00-0,141,0067,88

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf..

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,78

3,00-0,141,0067,78

WTG 3..75,08..

3,00 MW-0,14 Mvar

1,00

Trf

67,..

0,0.

.

-3,000,25-1,0067,73

3,00-0,141,0067,73

Tr

79,1

212

%0,

0689

MW

-50,65-2,11-1,0079,12

50,726,320,9979,12

2

Shun t/Filter

-0,00-10,35-0,00

1

External Grid

-50,65..-2,11 ..-1,00

NA2

YSY

1x.

.1,

00 k

m33

,20

%

6,00-0,650,9933,20

-5,990,60-0,9933,20




NA2Y

..1,

00..

65,8

..

-11,920,90-1,0065,85

NA2

YSY

1x3

00rm

12/

20kV

ir

0,80

km

65,9

4 %

-11,940,92-1,0065,94




NA2

YSY

1x3

00rm

12/

20kV

ir

0,80

km

65,9

4 %

-11,940,92-1,0065,94







-8,940,68-1,0063,93

DIgSILENT

Ahora tenemos que cambiar tambin la tensin de la red externa

Correr el flujo y verificar los datos

Repetir lo anterior para la esquina inferior derecha (potencia reactiva de los generadores = 1,5

Mvar y la tensin en la red externa = 0.87).

Aqu hay algunas sugerencias que se pueden realizar para cumplir con los requerimientos: Habilitar el cambiador de taps del transformador del parque elico (110/20.5 kV, 60MVA) de tal manera de controlar la tensin en el lado de baja tensin

El parque elico es operado de manera de controlar la potencia reactiva de intercambio en el punto de conexin a la red (PCC) a cero.

Esto se modela mediante la definicin de un control de estacin (Station Controller).

3.3 Generacin de las curvas PQ

Mediante la ayuda de un escrito DPL (ubicado en Library/Scripts) se generar a continuacin la curva PQ del parque elico incluida su compensacin de reactivo. El escrito modifica la potencia activa de los generadores elicos del 0 al 100% de su potencia nominal en dos iteraciones: primero para mnima tensin en el punto de conexin del parque (y por lo tanto mxima generacin de reactivo) y segundo para mxima tensin (mnimo Q). Asegurarse de desactivar el control de potencia reactiva del parque elico (control de estacin) de manera que cada generador controle la tensin de manera local. Definir un alimentador (feeder) que incluya todo el parque desde el punto de conexin PCC Para esto, botn derecho en la conexin de alta tensin (HV) del transformador del parque elico y seleccionar

Asegurarse de desactivar el control de potencia reactiva del parque elico (control de estacin) de manera que cada generador controle la tensin de manera local.

Despus de definir el Feeder el escrito DPL puede ser empleado:

Seleccionar desde el men principal el botn Execute DPL

script ( )

Seleccionar el escrito DPL Wind Farm PQ Curve

Cambiar los parmetros de entrada de acuerdo a la Figura 4. Observar que en general la potencia nominal del parque, y los lmites del factor de potencia (ind/cap) y de tensin debern ajustarse segn cada parque elico en particular.

Ajuste de los parmetros de entrada (escrito DPL para la generacin de la curva PQ del parque elico.

Seleccionar en el objeto externo Windpark el feeder Feeder Wind Farm definido con anterioridad (los feeders son almacenados en Network Model\Network Data\Feeders)

Hacer click en el botn Execute. El escrito ejecutar 100 flujos de carga y cambiar la portencia active y reactiva de los generadores elicos.

Una curva de referencia que emplea los valores cosind, coscap, refedge y Pnom de los datos de entrada del DPL. Esta misma curva corresponde a la curva mostrada en la Figura 3. La curva roja representa por otro lado la potencia activa y reactiva en el PCC del parque elico. Para que cumpla con el cdigo de red, la curva roja debe de contener a la curva azul tanto en el lado derecho como izquierdo (Esto significa que el parque elico debe de ser capaz deoperar

con un factor de potencia de 0.95 sub-excitado as como 0.92 sobre-excitado. En este sentido la curva punteada en azul define la zona de operacin requerida como mnimo; deber entonces verificarse que la curva correspondiente al parque elico cubra mnimamente esta zona de operacin.

Diagrama PQ del parque elico (considerando banco de compensacin)

Una vez finalizada su ejecucin, un nuevo diagrama PQ es mostrado.

La curva azul es una curva de referencia que emplea los valores cosind, coscap, refedge y Pnom de los datos de entrada del DPL. Esta misma curva corresponde a la curva mostrada en la Figura 3. La curva roja representa por otro lado la potencia activa y reactiva en el PCC del parque elico.

Para que cumpla con el cdigo de red, la curva roja debe de contener a la curva azul tanto en el lado derecho como izquierdo (Esto significa que el parque elico debe de ser capaz de operar con un factor de potencia de 0.95 sub-excitado as como 0.92 sobre-excitado.

La Figura muestra un resultado tpico. La curva punteada en azul indica el reactivo mnimo que debe poder generar (absorber) el parque de acuerdo al factor de potencia min/max exigido en el punto de conexin. En este sentido la curva punteada en azul define la zona de operacin requerida como mnimo; deber entonces verificarse que la curva correspondiente al parque elico cubra mnimamente esta zona de operacin.

Diagrama PQ del parque elico (considerando banco de compensacin)

4 Anlisis de Generacin y Prdidas La produccin de los generadores elicos (MW) y las prdidas del parque se analizan de manera estocstica durante un perodo de un ao. Esto debido a la imprevisibilidad del comportamiento del viento. La probabilidad de una determinada velocidad del viento se calcula mediante una distribucin de Weibull a partir de la velocidad promedio y el factor de forma de la distribucin. Existe un enlace faltante entre la velocidad del viento y la potencia activa de los generadores. Esto sin embargo se puede definir en PowerFactory mediante triggers y caractersticas: La potencia de salida de un generador elico depende de la velocidad de viento, tal y como se muestra en la Figura. En un estudio de flujos de carga, sera de bastante ayuda si la potencia activa de todas las unidades que constituyen un parque elico pudieran ser cambiadas al mismo tiempo. Sera todava de ms ayuda si la potencia generada podra ser determinada a partir de la velocidad del viento. PowerFactory ofrece esta funcin. La generacin en % se puede almacenar en un vector en donde el valor correspondiente se puede seleccionar mediante un trigger. En este caso el trigger correspondera a la velocidad del viento.

Figura 6: Generacin [% de la potencia nominal de la turbina] en funcin de la velocidad del viento [m/s]

La potencia active de cada generador elico es ahora multiplicada por el valor resultante de la caracterstica, por ejemplo:

1.3 MW = valor dado ( ) La velocidad del viento es ajustada mediante el trigger a un valor de to 8 m/s (

) 4.1 Clculo de Prdidas con un escrito DPL Ahora podemos calcular las prdidas con la definicin de la caracterstica y un escrito DPL. El escrito usa la probabilidad para una velocidad dada del viento que se calcula usando una distribucin de Weibull. La distribucin de Weibull se calcula a partir de la velocidad media del viento y un factor de forma de la distribucin.

Figura 7: Curva de probabilidad de Weibull para la velocidad de viento

Figura 8: Ajustes para el escrito Wind Park Analysis

El escrito reporta los resultados del anlisis a la ventana de salida. A continuacin se muestra un reporte tpico. Analizar los resultados y evaluar que medidas podran considerarse para reducir las prdidas y por lo tanto maximizar la generacin elica neta del parque.

Results for wind farm ALIMENTADOR --------------------------------------------------------- Average Power: 10,92 MW Energy at PCC: 95638,82 MWh/a Full Load Hours: 1771,09 h Average Losses: --------------------------------------------------------- Total: 73,03 kW Cables: 18,85 kW Cables, HV: 0,00 kW Cables, MV: 18,85 kW Transformers: 54,18 kW Transformers, HV-MV: 37,12 kW Transformers, MV-LV: 17,05 kW Annual Energy Losses: --------------------------------------------------------- Total: 639,72 MWh/a Cables: 165,13 MWh/a Cables, HV: 0,00 MWh/a Cables, MV: 165,13 MWh/a Transformers: 474,59 MWh/a Transformers, HV-MV: 325,20 MWh/a Transformers, MV-LV: 149,39 MWh/a

Annual Cost of Losses: --------------------------------------------------------- Total: 56295,42 $/a Cables: 14531,53 $/a Cables, HV: 0,00 $/a Cables, MV: 14531,53 $/a Transformers: 41763,88 $/a Transformers, HV-MV: 28617,30 $/a Transformers, MV-LV: 13146,58 $/a

5 Clculo de corto-circuitos 5.1 Datos de entrada Los generadores elicos del parque en anlisis son mquinas de induccin doblemente alimentadas. Estos generadores tienen una contribucin considerable a la falla durante el subtransitorio y por lo tanto contribuyen considerablemente a la corriente de pico de corto-circuito. En el estado transitorio, y por lo tanto para la corriente trmica de la falla, lacontribucin se asume igual a su corriente nominal, ya que su aporte es limitado por la electrnica de potencia.

Dejar la impedancia de secuencia negative infinita (99999 pu).

Anlisis de fallas

5.1.1 Calcular las corrientes de corto-circuito trifsicas mximas en todas las barras del sistema Utilizando para ello el mtodo IEC60909/VDE ( ).

Tr

28,660,480,000,000,00

2

LV(10)0,2140,310

-177,969

LV(5)0,2140,310

-177,959

LV(4)0,2150,311

-178,158

LV(9)0,2150,311

-178,152

LV(8)0,2140,311

-178,069

LV(7)0,2130,309

-177,902

LV(6)0,2120,307

-177,565

LV(3)0,2120,307

-177,554

LV(2)0,2130,309

-177,892

LV(1)0,2140,311

-178,092

LV0,2150,311

-178,158

Terminal(3) 2433,7..20,36 kA50,30 kA20,71 kA20,36 kA

Windpark 34.5kV 6,5800,191

-27,343

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0



Trf(1

0)

3,950,070,000,000,00

3,953,310,000,000,00

S14(2)

WTG 1..

3,953,310,000,000,00

Trf(5

)

3,950,070,000,000,00

3,953,310,000,000,00

S14(1)

WTG 1..

3,953,300,000,000,00

Trf(4

)

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

S14

WTG 1..

3,953,300,000,000,00

Trf(9

)

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

WTG 1..

3,953,300,000,000,00

Trf(8

)

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

WTG 1..

3,953,310,000,000,00

Trf(7

)

3,950,070,000,000,00

3,953,310,000,000,00

WTG 1..

3,973,320,000,000,00

Trf(6

)

3,970,070,000,000,00

3,973,320,000,000,00

WTG 1..

3,973,320,000,000,00

Trf(3

)

3,970,070,000,000,00

3,973,320,000,000,00

WTG 1..

3,953,310,000,000,00

Trf(2

)

3,950,070,000,000,00

3,953,310,000,000,00

WTG 1..

3,953,300,000,000,00

Trf(1

)

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

WTG 1.5MW

3,953,300,000,000,00

Trf

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

Tr

43,480,360,9020,360,36

43,480,730,000,000,00

2

Shun t/Filter

0,000,000,000,000,00 0

External Grid

2390,2320,0049,4020,3620,00

WTG 1..

3,953,310,000,000,00

S4S3S2

S1

19,770,330,000,000,00

S5

23,710,400,000,000,00S6S7S8

DIgSILENT

Tr

28,660,480,000,000,00

2

LV(10)0,0990,144

-148,415

LV(5)0,0990,144

-148,388

LV(4)0,1010,146

-148,891

LV(9)0,1010,146

-148,876

LV(8)0,1000,145

-148,668

LV(7)0,0990,144

-148,244

LV(6)0,0970,141

-147,371

LV(3)0,0970,141

-147,343

LV(2)0,0990,143

-148,217

LV(1)0,1000,145

-148,725

LV0,1010,146

-148,891

Terminal(3) 68,7050,99630,328

Windpark 34.5kV 279,50..4,68 kA12,26 kA4,82 kA4,68 kA

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0



Trf(1

0)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

S14(2)

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

Trf(5

)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

S14(1)

WTG 1..

4,773,990,000,000,00

Trf(4

)

4,770,080,000,000,00

4,773,990,000,000,00

S14

WTG 1..

4,773,990,000,000,00

Trf(9

)

4,770,080,000,000,00

4,773,990,000,000,00

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

Trf(8

)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

Trf(7

)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

WTG 1..

4,804,010,000,000,00

Trf(6

)

4,800,080,000,000,00

4,804,010,000,000,00

WTG 1..

4,804,010,000,000,00

Trf(3

)

4,800,080,000,000,00

4,804,010,000,000,00

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

Trf(2

)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

WTG 1..

4,773,990,000,000,00

Trf(1

)

4,770,080,000,000,00

4,773,990,000,000,00

WTG 1.5MW

4,773,990,000,000,00

Trf

4,770,080,000,000,00

4,773,990,000,000,00

Tr

226,971,900,000,000,00

226,973,809,954,683,80

2

Shun t/Filter

0,000,000,000,000,00 0

External Grid

226,971,900,000,000,00

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

S4S3S2

S1

23,910,401,054,680,40

S5

28,680,481,264,680,48S6S7S8

DIgSILENT

Analizar la contribucin de los generadores elicos a la falla. Verificar la corriente de falla subtransitoria (Ikss) y de estado estacionario (Ik) aportada por el generador a la falla.

Tr

226,973,809,954,683,80

2

LV(10)0,670,97

-172,70

LV(5)0,670,97

-172,70

LV(4)0,670,97

-172,66

LV(9)0,670,97

-172,67

LV(8)0,670,97

-172,68

LV(7)0,670,97

-172,71

LV(6)0,670,97

-172,76

LV(3)0,670,97

-172,76

LV(2)0,670,97

-172,71

LV(1)0,670,97

-172,68

LV0,670,97

-172,66

Terminal(3) 69,001,000,00

Windpark 34.5kV 33,520,97

-25,53

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0



Trf(1

0)

77,0

234

%0,

0024

MW

-1,500,0777,02

1,500,0077,02


WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(5

) 77

,026

5 %

0,00

24 M

W

-1,500,0777,03

1,500,0077,03


WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(4

) 76

,986

4 %

0,00

24 M

W

-1,500,0776,99

1,500,0076,99


WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(9

) 76

,986

4 %

0,00

24 M

W

-1,500,0776,99

1,500,0076,99

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(8

) 77

,002

9 %

0,00

24 M

W

-1,500,0777,00

1,500,0077,00

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(7

) 77

,036

5 %

0,00

24 M

W

-1,500,0777,04

1,500,0077,04

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf(6

) 77

,104

2 %

0,00

24 M

W

-1,500,0777,10

1,500,0077,10

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf..

77,..

0,0.

.

-1,500,0777,11

1,500,0077,11

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf..

77,..

0,0.

.

-1,500,0777,04

1,500,0077,04

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf..

76,..

0,0.

.

-1,500,0777,00

1,500,0077,00

WTG 1.5MW 90,00 %

1,50 MW0,00 Mvar

1,00

Trf

76,..

0,0.

.

-1,500,0776,99

1,500,0076,99

Tr

67,7

106

%0,

0504

MW

-16,401,1367,71

16,450,1667,71

2

Shun t/Filter

0,000,00

0

External Grid

-16,40..1,13 M..-1,00

WTG 1..90,00..

1,50 MW0,00 Mvar

1,00




NA2Y

..1,

00..

27,1

..

-7,48-0,1227,11

NA2

YSY

1x3

00rm

12/

20kV

ir

0,80

km

32,5

3 %

-8,97-0,0432,53




DIgSILENT

Tr

226,973,809,954,683,80

2

LV(10)0,0990,144

-148,415

LV(5)0,0990,144

-148,388

LV(4)0,1010,146

-148,891

LV(9)0,1010,146

-148,876

LV(8)0,1000,145

-148,668

LV(7)0,0990,144

-148,244

LV(6)0,0970,141

-147,371

LV(3)0,0970,141

-147,343

LV(2)0,0990,143

-148,217

LV(1)0,1000,145

-148,725

LV0,1010,146

-148,891

Terminal(3) 68,7050,99630,328

Windpark 34.5kV 279,50..4,68 kA12,26 kA4,82 kA4,68 kA

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0



Trf(1

0)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

S14(2)

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

Trf(5

)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

S14(1)

WTG 1..

4,773,990,000,000,00

Trf(4

)

4,770,080,000,000,00

4,773,990,000,000,00

S14

WTG 1..

4,773,990,000,000,00

Trf(9

)

4,770,080,000,000,00

4,773,990,000,000,00

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

Trf(8

)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

Trf(7

)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

WTG 1..

4,804,010,000,000,00

Trf(6

)

4,800,080,000,000,00

4,804,010,000,000,00

WTG 1..

4,804,010,000,000,00

Trf(3

)

4,800,080,000,000,00

4,804,010,000,000,00

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

Trf(2

)

4,780,080,000,000,00

4,784,000,000,000,00

WTG 1..

4,773,990,000,000,00

Trf(1

)

4,770,080,000,000,00

4,773,990,000,000,00

WTG 1.5MW

4,773,990,000,000,00

Trf

4,770,080,000,000,00

4,773,990,000,000,00

Tr

226,971,900,000,000,00

226,973,809,954,683,80

2

Shun t/Filter

0,000,000,000,000,00 0

External Grid

226,971,900,000,000,00

WTG 1..

4,784,000,000,000,00

S4S3S2

S1

23,910,401,054,680,40

S5

28,680,481,264,680,48S6S7S8

DIgSILENT

Tr

226,973,809,954,683,80

2

LV(10)0,2140,310

-177,969

LV(5)0,2140,310

-177,959

LV(4)0,2150,311

-178,158

LV(9)0,2150,311

-178,152

LV(8)0,2140,311

-178,069

LV(7)0,2130,309

-177,902

LV(6)0,2120,307

-177,565

LV(3)0,2120,307

-177,554

LV(2)0,2130,309

-177,892

LV(1)0,2140,311

-178,092

LV0,2150,311

-178,158

Terminal(3) 2433,7..20,36 kA50,30 kA20,71 kA20,36 kA

Windpark 34.5kV 6,5800,191

-27,343

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0



Trf(1

0)

3,950,070,000,000,00

3,953,310,000,000,00

S14(2)

WTG 1..

3,953,310,000,000,00

Trf(5

)

3,950,070,000,000,00

3,953,310,000,000,00

S14(1)

WTG 1..

3,953,300,000,000,00

Trf(4

)

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

S14

WTG 1..

3,953,300,000,000,00

Trf(9

)

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

WTG 1..

3,953,300,000,000,00

Trf(8

)

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

WTG 1..

3,953,310,000,000,00

Trf(7

)

3,950,070,000,000,00

3,953,310,000,000,00

WTG 1..

3,973,320,000,000,00

Trf(6

)

3,970,070,000,000,00

3,973,320,000,000,00

WTG 1..

3,973,320,000,000,00

Trf(3

)

3,970,070,000,000,00

3,973,320,000,000,00

WTG 1..

3,953,310,000,000,00

Trf(2

)

3,950,070,000,000,00

3,953,310,000,000,00

WTG 1..

3,953,300,000,000,00

Trf(1

)

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

WTG 1.5MW

3,953,300,000,000,00

Trf

3,950,070,000,000,00

3,953,300,000,000,00

Tr

43,480,360,9020,360,36

43,480,730,000,000,00

2

Shun t/Filter

0,000,000,000,000,00 0

External Grid

2390,2320,0049,4020,3620,00

WTG 1..

3,953,310,000,000,00

S4S3S2

S1

19,770,330,000,000,00

S5

23,710,400,000,000,00S6S7S8

DIgSILENT

Obtener la mxima corriente de apertura en las ramas (maxIb)

5.1.2 Clculo segun mtodo completo Calcular la corriente de corto-circuito trifsica mxima para la barra Windpark 20kV considerando una reactancia de falla igual a 2 ohms. Cerciorarse de tener habilitado el mtodo Current Iteration.

Analizar la contribucin de los generadores elicos a la falla.

Tr

226,973,809,954,683,80

2

LV(10)0,2420,351

-172,000

LV(5)0,2420,351

-171,996

LV(4)0,2430,352

-172,054

LV(9)0,2430,352

-172,053

LV(8)0,2430,352

-172,029

LV(7)0,2420,351

-171,981

LV(6)0,2410,349

-171,883

LV(3)0,2410,349

-171,879

LV(2)0,2420,351

-171,977

LV(1)0,2430,352

-172,035

LV0,2430,352

-172,054

Terminal(3) 64,6520,937-0,095

Windpark 34.5kV 165,752,7747,292

DIgSILENT

PowerFactory 15.0.0



Trf(1

0)

2,410,0400,000

2,412,0180,000

S14(2)

WTG 1..

2,412,0180,000

Trf(5

)

2,410,0400,000

2,412,0180,000

S14(1)

WTG 1..

2,412,0160,000

Trf(4

)

2,410,0400,000

2,412,0160,000

S14

WTG 1..

2,412,0170,000

Trf(9

)

2,410,0400,000

2,412,0170,000

WTG 1..

2,412,0170,000

Trf(8

)

2,410,0400,000

2,412,0170,000

WTG 1..

2,412,0180,000

Trf(7

)

2,410,0400,000

2,412,0180,000

WTG 1..

2,412,0200,000

Trf(6

)

2,410,0400,000

2,412,0200,000

WTG 1..

2,412,0200,000

Trf(3

)

2,410,0400,000

2,412,0200,000

WTG 1..

2,412,0180,000

Trf(2

)

2,410,0400,000

2,412,0180,000

WTG 1..

2,412,0170,000

Trf(1

)

2,410,0400,000

2,412,0170,000

WTG 1.5MW

2,412,0160,000

Trf

2,410,0400,000

2,412,0160,000

Tr

137,031,1470,000

141,152,3626,209

2

Shun t/Filter

0,000,0000,000

0

External Grid

137,031,1470,000

WTG 1..

2,412,0180,000

S4S3S2

S1

12,190,2040,536

S5

14,600,2440,642

S6S7S8

DIgSILENT

Verificar la corriente de falla subtransitoria (Ikss) y transitoria (Iks) aportada por el generador elico a la falla.

Incluir en los resultados de las barras la magnitud de la tensin (u) y la tensin transitoria (us).

6.0 Espectros Armonicos y coeficientes flicker 6.1 Definicin de los espectros de armnicas y los coeficientes flicker Definir un nuevo espectro de corrientes armnicas IEC61000 (TypHmccur) de acuerdo con los datos de prueba proporcionados en la Tabla 3. Use el tipo IEC 61000.

Para este ejercicio dejar la impedancia (R y X) del equivalente de Norton a su valor por defecto (infinito). Esto significa que la inyeccin es una inyeccin pura de corriente con impedancia de salida infinito (o admitancia de salida cero).

Para especificar coeficiente flicker del generador elico, crear un nuevo tipo de coeficiente flicker (TypFlicker) con los datos proporcionados en la Tabla 3. La velocidad media anual del viento considerada para la ubicacin de este parque elico es de 7,5 m / s.

6.2 Evaluacin de la distorsin armnica de tensin y la severidad del flicker Ejecutar el clculo de flujo de carga armnico tomando en cuenta las siguiente opciones:

Representacin de la red: Balanceado Calcular el flujo de carga armnico para todas las frecuencias Calcular el flicker En la pestaa IEC 61000-3-6 comprobar que las fuentes de armnicos son tratadas

segn IEC61000-3-6. Esta opcin define las leyes de sumatoria que se aplicarn para el clculo.

Referencias Manual de Capacitacin Modelado de Generacin Elica en DIgSILENT PowerFactory 15

http://www.serviciometeorologico.gob.ec/wp-content/ForosClimaticos/Foros%20Nacionales/2014/V%20Foro/PRESENTACION%204%20CELEC%20%20VILLONACO.pdf

http://es.slideshare.net/mauriciosarango1/parque-elico-villonaco

http://www.iner.gob.ec/resultados-del-analisis-del-comportamiento-de-un-parque-eolico-en-condiciones-extremas/

http://www.iner.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2014/12/EOLICO_DOSSIER.pdf

Grupo 1 villonaco

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