FACULTAD INGENIERA ELECTROMECNICASEDE CCUTA

GUA DE SISTEMAS DE POTENCIA # 5

DIEGO ANDRS JARAMILLO TORRES

CDIGO: 21131218784

CORREO: diegjaramillo@uan.edu.co

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIO UANINGENIERA ELECTROMECNICASAN JOS DE CCUTAAO2015

SOLUCIN GUA # 5 SISTEMAS DE POTENCIA

DIEGO ANDRS JARAMILLO TORRES

CDIGO: 21131218784

CORREO: diegjaramillo@uan.edu.co

ESTE TRABAJO ES PRESENTADO AL INGENIERO:

EDGAR SANTOS

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIO UANINGENIERA ELECTROMECNICASAN JOS DE CCUTAAO2015

INTRODUCCIN

En el siguiente trabajo veremos los estudios de flujos de potencia ya que son de gran importancia en la planeacin y diseo de la expansin futura de los sistemas de potencia, as como tambin en la determinacin de las mejores condiciones de operacin de los sistemas existentes. Aprenderemos a utilizar correctamente algunos de los mtodos sobre los que se basan las soluciones al problema de flujos de potencia. Resolver el problema de flujos de potencia, utilizando las admitancias propias y mutuas que componen la matriz de admitancias de barra o las impedancias de punto de operacin y de transferencia.

LA SOLUCIN DE FLUJOS DE POTENCIA DE NEWTON - RAPHSON

Es un mtodo iterativo que permite resolver sistemas de ecuaciones no lineales.Es muy veloz aunque no siempre converge. Implica un gran nmero de clculos en cada iteracin ya que debe resolverse un sistema mxm.Sea el siguiente sistema de m ecuaciones no lineales con m incgnitas x1, x2 ,...., xm :

Vectorialmente puede expresarse:

Sea una solucin inicial aproximada; hacemos el cambio de variable :

El sistema de ecuaciones se escribe entonces con incgnitas

Desarrollando en series de Taylor y despreciando los trminos de segundo orden y superior el sistema (3.1) se transforma en:

Reordenando los trminos y en forma matricial se escribe:

O tambin:

ESTUDIOS DE FLUJOS DE POTENCIA EN EL DISEO Y OPERACIN DE SISTEMAS

El flujo de potencia es la denominacin que se da a la solucin de estado estacionario de un sistema de potencia bajo ciertas condiciones preestablecidas de generacin, carga y topologa de la red. Los anlisis de flujos de potencia consisten en obtener las condiciones de operacin en rgimen permanente de un sistema de energa elctrica, ms concretamente dados los consumos en cada nodo, y la potencia generada por los alternadores, se trata de encontrar los voltajes en los nodos y los flujos de potencia por las lneas y los transformadores. En la operacin diaria, constituye la base del anlisis de seguridad del sistema, los anlisis de flujos de carga, se ejecutan peridicamente para identificar posibles problemas de sobrecargas o voltajes inaceptables, como consecuencia del crecimiento de la carga o cuando ocurre algn cambio brusco en la topologa de la red. En la planificacin permite simular el estado en que se encontraran los distintos escenarios que se estn analizando ante una demanda estimada. Los anlisis de los flujos de potencia son de gran importancia en la planificacin y diseo de los futuros proyectos de expansin del sistema de potencia como tambin en la determinacin de las de las mejores condiciones de operacin de los sistemas ya existentes. En el estudio de los flujos de potencia se tiene en cuenta la magnitud y el ngulo de fase del voltaje en cada barra, la potencia activa y reactiva que fluyen en cada lnea. El estudio se va a dedicar a los flujos de potencia en los escenarios seco y lluvioso para los tres casos de demanda: demanda mnima 03:00 AM, demanda media 12:00 PM, y demanda mxima (mircoles).

El anlisis se lo hace en base a un macro que es de mucha utilidad en el DIgsilent llamado Transformer el cual permite cargar los datos reales de despacho en el programa, una vez cargados se debe comparar con los despachos reales del CENACE de esa manera se obtiene los despachos reales en cada uno de los generadores. El objetivo principal es mantener la estabilidad en todo el sistema de potencia una vez equilibrado todos los casos en el siguiente captulo se va realizar los diferentes estudios para recierres en lneas de 230kV. A continuacin se va analizar los flujos para las demandas mnima, media, y mxima para el escenario seco y lluvioso. La solucin obtenida con la aplicacin del Digsilent consiste en conocer los niveles de voltaje de todas las barras del sistema, tanto en magnitud como en ngulo, el flujo de potencia por todos los elementos de la red y de las perdidas. El flujo de potencia es extensamente utilizado en planeamiento de la expansin, planeamiento operativo y en control de tiempo real del sistema elctrico de potencia. El nico elemento de un sistema elctrico de potencia que puede producir potencia activa (P) es el generador. El control de la Potencia Activa (P) no se lo puede hacer con la v, sino con el control de la velocidad del generador probando finalmente un cambio en el ngulo (). Se debe controlar el flujo de la potencia reactiva (Q), si genero (Q>0) o absorbe (Q 0 se comporta como un generador entonces entrega MW. P < 0 se comporta como un motor entonces consume MW. Q > 0 sobreexcitado, trabaja como capacitor entonces entrega VARS al sistema, la corriente de campo aumenta. Q < 0 subexitado, trabaja como inductor entonces absorbe VARS del sistema, la corriente de campo disminuye. Luego para controlar: P: se controla regulando la velocidad. Q : se controla regulando el voltaje de excitacin.

Para el anlisis de los flujos de potencia, se debe primero analizar a los elementos que conforman el sistema, principalmente: Generadores Transformadores Lneas de Transmisin Carga y Seleccionar a las mquinas que trabajan en un estado del sistema, ya que no todas las mquinas trabajan.

Determinacin de la carga. Optimizacin, mnimos costos. Asignacin de la barra oscilante (barra que asume todas las prdidas que existen), y las barras de generacin.

El siguiente paso es modelar el problema. Modelo del Sep Modelo de Red Modelo de Anlisis Modelo de Solucin.

Para lo cual se requiere Plantear una configuracin del sistema de Transmisin. Determinar los voltajes de la red (v, ), los flujos de P en los elementos, con lo cual se puede determinar las perdidas. Identificar y determinar: Variables de estado, x = (v, ) Variables de control, u = ( PG , vG )

Existen varios mtodos para determinar un flujo de potencia, para el estudio en el Digsilent se va a calcular mediante el Mtodo de Newton Raphsn Clsico. A continuacin se va a dar una breve introduccin de este mtodo.

EL MTODO DESACOPLADO DE FLUJOS DE POTENCIA

En cualquier sistema de transmisin, en rgimen permanente existe una fuerte dependencia de la potencia activa con los ngulos y la potencia reactiva con las magnitudes de las tensiones.Los mtodos desacoplados consisten en resolver por separado los problemas P- y Q-V.

CONCLUSIONES

Hace unos aos se utilizaban modelos a escala para poder estudiar el comportamiento de una red elctrica de potencia. Con el advenimiento de las computadoras PC, la reduccin en dimensiones y en costos de las mismas, y las mejoras en los tiempos de ejecucin y facilidad de desarrollo, estos analizadores de red se han sustituido por simulaciones en computadoras.El estudio del flujo de carga, tambin llamado flujo de potencia, distribucin de carga, etc., consiste en la determinacin de voltajes, intensidades, potencias activas y reactivas en distintos puntos de una red elctrica. Se consideran sistemas en rgimen, equilibrados, sinusoidales, sin anomalas y se trabaja entre fase y neutro. Los resultados que se obtienen son, generalmente, el mdulo y la fase de la tensin en cada barra, as como las potencias activa y reactiva entrantes en cada una de ellas.