7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

1/11

ESTABILIDAD EN SISTEMAS ELCTRICOS DE POTENCIA RESPUESTA ENFRECUENCIAISLANDING CRITERIO DE REAS IGUALES

Especializacin: Gestin en Sistemas Elctricos de Potencia.

Nombre: Alberto M. Valenzuela O.

Fecha: Octubre 30 de 2015

Utilizar el programa PSAT (Power System Analysis Toolbox) para realizar

simulaciones en el tiempo que permitan caracterizar los aspectos de estabilidad

del siguiente los siguientes casos:

CASO DE ESTUDIO

1. Realizar un estudio de estabilidad basado en la respuesta de la frecuenciaen los buses de los generadores cuando hay un aumento de carga del 10%,luego del 20%, 30%, 40% y 50%. Determinar el impacto en la respuesta dela frecuencia.

Caso de estudio: sistema IEEE-14.

2. Realizar un estudio de estabilidad basado en la oscilacin de las maquinassincrnicas. La formacin de grupos coherentes de mquinas sincrnicasdepende de dos factores: el punto de operacin y de la perturbacin. Paraun conjunto de contingencias escogidas determinar al menos la formacinde 3 grupos coherentes diferentes.

3. Considere el sistema de la figura 1 con los parmetros mostrados. Supongaque el sistema est operando en equilibrio cuando sucede una falla trifsicacon impedancia a tierra de j0.15. Determinar:

a) Si la falla no se extingue, seguir el generador una operacin estable?

Justificar.

b) Suponga que la falla se elimina con la apertura del interruptor en un ngulode 60. se mantendr la estabilidad del sistema? Justificar.

c) Calcule el ngulo crtico de apertura del interruptor para garantizar que elsistema conservar estabilidad.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

2/11

RESULTADOS

1. Este ejercicio consiste en realizar un aumento de carga en el sistema de 14barras del IEEE, este aumento de carga se realizara en escalas del 10% hasta

completar un escenario del 50% mayor a la demanda inicial del sistema.

Figura 1.Sistema elctrico de potencia en estudio IEEE-14.

a. Aumento en el 10 % de la carga

Con el archivo de perturbacin modificamos la carga en un 10 % mayor a la inicial.

Las grficas obtenidas de la frecuencia de los generadores y la frecuencia en lasbarras 4, 13 y 3 (Medidores de frecuencia) se presentan a continuacin:

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

3/11

Figura 2. Frecuencia de las mquinas (syn) para un aumento del 10% en la carga.

Figura 3. Frecuencia en las barras 3,4 y 13 (bus) para un aumento del 10% en la carga.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

4/11

b. Aumento en el 20 % de la carga

Figura 4. Frecuencia de las mquinas (syn) para un aumento del 20% en la carga.

Figura 5. Frecuencia en las barras 3,4 y 13 (bus) para un aumento del 20% en la carga.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

5/11

c. Aumento en el 30 % de la carga

Figura 6. Frecuencia de las mquinas (syn) para un aumento del 30% en la carga.

Figura 7. Frecuencia en las barras 3,4 y 13 (bus) para un aumento del 30% en la carga.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

6/11

d. Aumento en el 40 % de la carga

Figura 8. Frecuencia de las mquinas (syn) para un aumento del 40% en la carga.

Figura 9. Frecuencia en las barras 3,4 y 13 (bus) para un aumento del 40% en la carga.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

7/11

e. Aumento en el 50 % de la carga

Figura 10. Frecuencia de las mquinas (syn) para un aumento del 50% en la carga.

Figura 11. Frecuencia en las barras 3,4 y 13 (bus) para un aumento del 50% en la carga.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

8/11

Las grficas anteriores nos muestran como disminuye la frecuencia a medida que

se va incrementando la carga del sistema. Se observa que para un aumento del

10% de la carga en un tiempo t= 8s, la frecuencia disminuye cercana al 0,98 p.u

(Frecuencia base 60 Hz), al final se puede observar que para un aumento mximo

de la carga en un 50 %, la frecuencia disminuye aproximadamente a 54 Hz (0,9

p.u). Por tanto podemos comprobar que la frecuencia de un sistema elctrico est

directamente relacionada con el equilibrio de la generacin de las mquinas y la

demanda de los usuarios finales. En este caso cuando aument la carga

demandada (al 10%, 20%, 30%, 40% y 50%), el electromagntico aument en los

generadores, lo que produce que las mquinas comiencen a frenarse y por ende

la frecuencia elctrica disminuye progresivamente.

2. En este ejercicio se realiza un anlisis de la estabilidad del sistema de 39 barras

del IEEE, con el sistema en mencin se recrean varios escenarios (localizacin de

fallas y apertura de lneas) que inducen a una prdida de sincronismo del sistema

y la creacin de grupos coherentes de las mquinas de generacin. Para

encontrar dichos escenarios se emple el mtodo de ensayo y error modificando

la ubicacin de la falla y del interruptor en el cdigo del sistema en Matlab. Es

relevante mencionar que la ubicacin de la falla e interruptor se encontraba

limitado en no ubicarlas en una posicin que dejase alguna mquina aislada

elctricamente del sistema.

Figura 12.Sistema elctrico de potencia en estudio IEEE-39.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

9/11

a. Falla en barra 1 interruptor en linea 1-39 y linea 1-2

Los ajustes del primer escenario:

Figura 13. Ajuste 1 escenario.

Primeramente evaluamos la falla trifsica cercana a la barra 1 , con la apertura de

la lnea 1-2 y linea 1-39 en un tiempo de 1,1 s y un recierre de la lnea a 4,1segundos.

Figura 14.Grfico d Generadores (Estabilidad Angular).Tiempo aclaramiento 1,1 segundos y

tiempo de recierre 4,1 segundos. Falla en barra 1, lnea 1-2 y lnea 1-39.

Observando la figura 14 podemos observar la prdida de sincronismo del sistema,la grfica muestra la creacin de 2 grupos coherentes, que corresponde lasmaquinas G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8,G9 y G10 en un grupo, y la mquina G1 enotro grupo coherente.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

10/11

b. Falla en barra 28 interruptor en linea 26-28 y linea 28-29

Los ajustes del primer escenario:

Figura 15. Ajuste 2 escenario.

Figura 16.Grfico d Generadores (Estabilidad Angular).Tiempo aclaramiento 1,1 segundos y

tiempo de recierre 2,1 segundos. Falla en barra 28, lnea 26-28 y lnea 28-29.

En el figura 16, se simul una falla ubicada en la barra 28 y el 1 interruptor para el

despeje de la falla se ubic entre la lnea 26-28 y el otro en la linea 28-29. Para

este escenario del sistema se formaron 2 grupos coherentes entre losgeneradores, se puede observar las 2 islas de generadores que se generaron

posterior a la falla, estas encuentran sincronismo entre si y mantienen a operacin

del sistema ante esta perturbacin. Los grupos encontrado fueron el grupo de los

generadores G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8, y G10; y el G9 quedo en el grupo

restante.

7/25/2019 T2 Estabilidad Valenzuela

11/11

c. Falla en barra 3 interruptor en linea 2-3, linea 3-4 y linea 3-18

Figura 17. Ajustes 3 escenario.

Figura 18.Grfico d Generadores (Estabilidad Angular).Tiempo aclaramiento 1,1 segundos y

tiempo de recierre 2,1 segundos. Falla en barra 3, lnea 2-3, lnea 3-4 y lnea 3-18.

Observando la figura 18 podemos observar la prdida de sincronismo del sistema,la grfica muestra la creacin de 3 grupos coherentes, que corresponde lasmaquinas G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8, y G9 en el grupo 1; la mquina G1 en el2

grupo coherente y la maquina G10 en el tercer grupo coherente.