ANÁLISIS DEL AMORTIGUAMIENTO DE OSCILACIONES DE BAJA FRECUENCIA PARA UN SISTEMA DE POTENCIA MULTIMÁQUINA

ANÁLISIS DEL AMORTIGUAMIENTO DE OSCILACIONES DE BAJA FRECUENCIA PARA UN SISTEMA DE POTENCIA MULTIMÁQUINA  

OSCAR EMILIO DÍAZ VANEGAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y COMPUTACIÓN MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA MANIZALES

2006

TABLA DE CONTENIDO

TABLA DE CONTENIDO         1 

ÍNDICE DE FIGURAS         4 

ÍNDICE DE TABLAS         7 

ÍNDICE DE ANEXOS         8 

RESUMEN         9 

ABSTRACT         10 

OBJETIVOS         11 

1. INTRODUCCIÓN AL PROBLEMA DE ESTABILIDAD         1 

1. CLASIFICACIÓN DE LA ESTABILIDAD         1 
2. ESTABILIDAD ANGULAR         2 

1. Estabilidad de Pequeña Señal         3 
2. Estabilidad oscilatoria         3 
3. Oscilaciones en Sistemas de Potencia         7 

1. ESTABILIDAD DE TENSIÓN         8 

1. MODELADO DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE POTENCIA         9 

1. MÁQUINA SINCRÓNICA         9 

1. Modelo completo de la máquina sincrónica         9 

1. Circuitos de la máquina sincrónica         10 
2. Ecuaciones de enlaces de flujo y de tensiones         11 

1. Enlaces de flujo         11 
2. Tensiones de estator y rotor         14 

1. Circuitos equivalentes         16 
2. Ecuaciones eléctricas de la máquina sincrónica         20 
3. Ecuación mecánica de la máquina sincrónica         25 

1. Modelos de la máquina sincrónica en estudios de estabilidad         26 

1. SISTEMA DE EXCITACIÓN         28 

1. Excitadores dc         30 
2. Excitadores ac         30 
3. Excitadores estáticos         32 

1. ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA         32 
2. CARGAS         35 

1. Modelos estáticos de carga         36 
2. Modelos dinámicos de carga         38 

1. CONTROLADORES FACTS         42 

1. Compensador estático de reactivos (SVC) 43 2.5.2 Modelo del SVC para estudios de estabilidad 49 3 ANÁLISIS DE PEQUEÑA SEÑAL DE SISTEMAS DE POTENCIA MULTIMÁQUINA 52 

1. INTRODUCCIÓN         52 
2. REPRESENTACIÓN DEL SISTEMA DE POTENCIA EN LA FORMA DE ECUACIONES DE ESTADO         53 
3. ANÁLISIS DE VALORES PROPIOS Y MODOS DE OSCILACIÓN         54 
4. IDENTIFICACIÓN DE LOS MODOS DE OSCILACIÓN ELECTROMECÁNICOS         56 
5. ESTUDIOS DE SENSIBILIDAD         57 

1. PROGRAMA DE SIMULACIÓN DE SISTEMAS DE POTENCIA MULTIMÁQUINA PARA ANÁLISIS DE PEQUEÑA SEÑAL         58 

1. INTRODUCCIÓN         58 4.2         OBJETIVO         58 

1. PROGRAMA DESARROLLADO         59 
2. ESTRUCTURA DEL PROGRAMA         60 
3. OPCIONES DE MODELADO DEL PROGRAMA         61 

1. Modelo de la máquina sincrónica         61 
2. Modelo del sistema de excitación         68 
3. Estabilizadores (PSS)         72 
4. Cargas         73 
5. Compensador estático de reactivos SVC 79 5 ANÁLISIS DE PEQUEÑA SEÑAL EN SISTEMAS DE PRUEBA 82 

1. DATOS DE ENTRADA AL PROGRAMA         83 
2. SIMULACIÓN DE FLUJOS DE CARGA Y CÁLCULO DE VALORES PROPIOS         84 

1. Máquinas sincrónicas representadas con el modelo transitorio y subtransitorio         86 
2. Máquinas sincrónicas con diferentes modelos 87 5.2.3 Simulación con sistemas de control para las máquinas 88 

CONCLUSIONES         90 

BIBLIOGRAFÍA         93 

ANEXOS         96 

1. MANEJO DE LA HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN PSD         97 

1. INSTALACIÓN         97 
2. OPCIONES DE MENÚ         97 

RESUMEN

Título: ANÁLISIS DEL AMORTIGUAMIENTO DE OSCILACIONES DE BAJA FRECUENCIA PARA UN SISTEMA DE POTENCIA MULTIMÁQUINA.

Autor: Oscar Emilio Díaz Vanegas.

Palabras clave: Estabilidad Dinámica, Modelado de Sistemas de Potencia, Control de Sistemas de Potencia, Máquinas Síncronas, Estabilidad de Generadores Sincrónicos, Compensador Estático de Reactivos, Modelos de Carga, Simulación de Sistemas de Potencia.

Descripción: En este trabajo se presenta un estudio del amortiguamiento de oscilaciones de baja frecuencia en sistemas eléctricos de potencia, basado en un análisis de estabilidad de pequeña señal. Se han considerado los sistemas de control de tensión de las máquinas síncronas así como modelos estáticos y dinámicos de carga y un controlador FACTS tipo shunt (Static Var Compensator) en una barra PQ. Se desarrolló un paquete de simulación usando MatLab®, el cual calcula los valores propios de la matriz de estado para un sistema de potencia linealizado y tiene una interfaz gráfica que permite fácil ingreso de datos estáticos y dinámicos.

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