Algoritmo para determinar la seguridad de voltaje de un sistema eléctrico de potencia basado en sistemas de área amplia

Salinas Navarro, Roberto (2013) Algoritmo para determinar la seguridad de voltaje de un sistema eléctrico de potencia basado en sistemas de área amplia. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

En los últimos años, son cada vez más frecuentes los eventos de pérdida de estabilidad y colapso de voltaje alrededor del mundo, principalmente debido a la creciente complejidad en los sistemas eléctricos de potencia. Es por esto que mantener la seguridad y la estabilidad en el SEP se convertido en un reto importante. Con la finalidad de brindar de manera clara y sencilla la información referente a la proximidad del sistema a una condición de operación inestable y a un posible colapso de voltaje, en el presente trabajo se desarrolla un algoritmo que utiliza las mediciones fasoriales sincronizadas obtenidas de un sistema eléctrico de potencia para determinar la seguridad de voltaje del mismo. El término de seguridad en un SEP se refiere a la capacidad del sistema de entregar energía eléctrica de manera constante y dentro de los índices de calidad establecidos. Considerando que la estabilidad de voltaje del SEP se define como la capacidad del sistema para soportar cambios y disturbios y mantener el equilibrio en las variables eléctricas del mismo sistema, el nivel de seguridad de voltaje depende directamente de la estabilidad de voltaje que presenta el sistema. Existen numerosos y diversos eventos que afectan la estabilidad y por lo tanto la seguridad de voltaje. Éste trabajo se enfoca en detectar la proximidad del sistema a la inestabilidad de voltaje considerando una condición inicial de estado estable y que no se presentan eventos de falla. Analizando casos, como el de agosto de 2003 en E.U.A. y Canadá, se determina que las principales causas de los colapsos de voltaje son: los altos niveles de transmisión en la red eléctrica, importantes incrementos de carga y la indisponibilidad de fuentes de generación principalmente cerca de la zona de demanda. Estos eventos provocan un desbalance entre la potencia generada y demandada. Las acciones de control adecuadas y realizadas con anticipación pueden prevenir o mitigar los efectos que ocasionan los desbalances de energía. En base a las principales causas de los colapsos de voltaje se seleccionan tres metodologías de análisis estático de estabilidad de voltaje, los índices de estabilidad de voltaje en las líneas de transmisión, análisis modal de la tendencia de los voltajes con respecto a las variaciones de potencia reactiva y el monitoreo de los límites de generación. Mediante la implementación de vi éstas metodologías en conjunto con el uso de la información de las mediciones fasoriales sincronizadas se determina la proximidad del sistema a una condición de inestabilidad voltaje en tiempo real. Se desarrolla una interfaz de indicadores para presentar la información de manera clara y sencilla y un sistema de alarmas con lo que se determina la proximidad del sistema a la inestabilidad de voltaje de manera anticipada. Se comprueba el desempeño del algoritmo propuesto en el sistema de prueba de 30 nodos de la IEEE mediante simulaciones numéricas, en el cual se varía la demanda en todos los nodos de carga en base a perfiles de carga.

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