Crecimiento de la demanda de energia

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

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TÍTULO: ESTIMACIÓN DE MODOS DE OSCILACIÓN INTRAPLANTA EN EL SEIN UTILIZANDO MSC

PERFIL DE TESIS

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE

 INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTADO POR

REYNALDO ALBERT MAMANI VIDAL

PROMOCIÓN

2015-I

LIMA – PERÚ

2018

PERFIL DE TESIS

TITULO

Estimación de modos de oscilación intraplanta en el SEIN utilizando MSC.

ASESOR                :                 Ing. Roberto Ramirez Arcelles

GRADUANDO        :                 Bach. Reynaldo Albert Mamani Vidal

1. ANTECEDENTES REFERENCIALES

La creciente demanda de energía eléctrica es un indicador del desarrollo de la humanidad debido al creciente desarrollo en la producción industrial y el crecimiento demográfico. Esto comenzó a partir del ciclo pasado y por eso la energía eléctrica es fundamental e indispensable para el bienestar de la población mundial.

Debido a eso se estudian masivamente las maneras alternativas que elevarían la capacidad de generación y transmisión. Las innovaciones tecnológicas aportarían salidas provisorias como, construcción de líneas de transmisión, interconexión eléctrica entre centrales generadoras. Esto hace posible un uso más eficiente de las centrales generadoras y mejora la confiabilidad y capacidad del sistema. Fuentes alternativas de generación de energía están en planeamiento y estudio, tales como el aprovechamiento de la energía eólica, energía solar, energía mareomotriz, generadores de fusión y hasta proyectos innovadores de gigantescas turbinas que utilizarían el aire caliente de los desiertos.

En generación eléctrica se maneja el concepto de estabilidad, lo cual engloba los conceptos de confiabilidad y seguridad garantizando que la energía eléctrica siempre será entregada en niveles adecuados de tensión y frecuencia, independientemente de las condiciones de operación del sistema. Pero específicamente en sistemas de energía eléctrica, la estabilidad se refiere al comportamiento del sistema después de sufrir algún tipo de perturbación, sea de pequeña o gran intensidad.

El estudio de estabilidad se divide en distintas ramas: La estabilidad transitoria (Estudia las primeras oscilaciones del sistema después de una gran perturbación) y la estabilidad a pequeñas perturbaciones o más antiguamente titulada como estabilidad dinámica (Restringe la restauración del régimen permanente del sistema después de la ocurrencia de pequeños disturbios).

En la estabilidad a pequeñas perturbaciones en un gran problema fue el uso del modelo matemático, en los años 50 un modelo usado fue el “modelo clásico” el cual resulto muy satisfactorio para la representar al generador, este modelo era muy satisfactorio por permitir la evaluación del coeficiente de sincronización del generador, ya que en ese tiempo no se veían aun problemas por el amortecimiento de las oscilaciones de las oscilaciones del sistema eléctrico.

Para el final de la década 60 los análisis realizados por De Mello y Concordia muestran como los reguladores automáticos de tensión afectaban perjudicialmente la estabilidad de los sistemas eléctricos. Para la realización de estos estudios fue considerado el modelo linealizado de Helffron-Phillips el cual considera un generador síncrono conectado a una barra regulada de tensión y frecuencia constante por medio de una impedancia externa, la cual representa a la línea de transmisión.

Los estudios de De Mello y Concordia en los años 60 llevaran en consideración los conceptos de torque sincronizante (torque eléctrico en fase con las variaciones del rotor) y torque de amortiguación (torque eléctrico en fase con las variaciones de velocidad del rotor), para poder esclarecer los efectos de los reguladores automáticos de tensión.

Debido a que el método de Helffron-Phillips mostro un buen desempeño los investigadores buscaron aplicar dicho modelo en un modelo Multimáquina, para asi poder representar las interacciones entre las distintas unidades generadoras del sistema eléctrico con la malla de transmisión y los controladores.

Aunque el método de Helffron-Phillips tiene un buen desempeño en el análisis de estabilidad a pequeñas perturbaciones, presenta restricciones ya sea por exigencia de una referencia angular para el sistema eléctrico, sea por la reducción del sistema de transmisión de las barras donde están conectados los generadores.

Para intentar solucionar las carencias del método de Helffron-Phillips Deckmann y da Costa proponen un modelo alternativo que se basa en los coeficientes de sensibilidad de potencias activas y reactivas en ese entonces denominado “Modelo de Sensibilidad de Potencia”, este modelo fue desarrollado para la simulación y análisis de la dinámica de baja frecuencia, se puede aplicar también a los sistemas multimáquina además tiene de otras ventajas con respecto al método de Helffron-Phillips.

Inspirados en el Método de Sensibilidad de Potencia Pádua y Miyahara proponen el Modelo de Sensibilidad de corriente (MSC) 2013, un Modelo opcional que se basa en el balance de corrientes en los nodos de cada barra del sistema, este modelo será usado para efectos de cálculos e implementación de equipos.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
   

Para realizar la interconexión eléctrica entre las centrales Mantaro, Restitución y Cerro del Águila, es necesario conocer nuevas condiciones de operación que implicaría dicha interconexión, estas condiciones normaran el comportamiento oscilatorio de dicho sistema frente a pequeñas perturbaciones ya sea en por variación en el torque mecánico o variaciones en la carga del sistema.

1. OBJETIVOS

1. Objetivo General

La presente investigación tiene de especial interés mostrar y comparar cómo se comporta la estabilidad del sistema en estudio frente a la interconexión de las centrales Mantaro, Restitución y Cerro del Águila.

1. Objetivos Específicos

• Estudiar y modelar el Sistema Multimáquina representada por el modelo de sensibilidad de corriente.
• Desarrollar un sistema computacional donde podemos hacer el análisis de estabilidad en pequeñas perturbaciones para los Sistema Multimáquina.
• Analizar los modos oscilatorios antes y después de la interconexión de las centrales.
• Analizar los modos oscilatorios de cada grupo generador frente al sistema interconectado nacional considerando al sistema como una barra infinita.
  

1. HIPOTESIS

1. Hipótesis General

El Modelo de Sensibilidad de Corriente para Sistemas Multimáquina se podrá usar de manera satisfactoria para el análisis del sistema eléctrico interconectado.

1. Hipótesis Específicas

• Se podrá adaptar el MSC para sistemas multimáquinas adaptando el modelo teórico a cada central.
• Se podrá observar como varia la estabilidad del sistema modificando la impedancia de la línea de transmisión conectadas entre centrales.
• Se podrá utilizar el MSC para las oscilaciones de tipo intraplanta, considerando al sistema eléctrico nacional como una barra infinita conectada a cada grupo generador de cada central.
  
  

1. MARCO TEORICO

1. Modelo de la Máquina Síncrona para Estudios de Estabilidad.

En el modelado será considerado un generador síncrono trifásico representado por los devanados en el estator (devanados de las fases a, b y c) y también por el debandado del rotor (devanado de campo – fd), conforme al esquema mostrado a continuación.

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