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CAPITULO 6
ESTABILIDAD
6.1.

Introducción

Se dice que un sistema de potencia está en una condición de operación de estado estable si todas las
cantidades físicas que se miden (o se calculan) y que describen la condición de operación del sistema, se
pueden considerar constantes para propósitos de análisis. Si, cuando se está en una condición de estado
estable, ocurre un cambio repentinoo una secuencia de cambios en uno o más parámetros del sistema o en
una o más de sus cantidades de operación (variables), se dice que el sistema experimenta un disturbio o una
perturbación de su condición de operación de estado estable. Las perturbaciones pueden ser grandes o
pequeñas de acuerdo con su origen.
Una perturbación grande es aquella para la cual las ecuaciones no lineales quedescriben la dinámica
del sistema de potencia no se pueden linealizar de forma válida para propósitos de análisis. Las fallas en los
sistemas de potencia, los cambios repentinos y grandes de carga, la pérdida de unidades generadoras y las
maniobras en líneas son ejemplos de perturbaciones grandes y se estudian bajo el nombre de estabilidad
transitoria. Los estudios de estabilidad transitoria,normalmente se hacen en base a la primera oscilación lo
que significa considerar un tiempo de hasta un segundo.
Si el sistema de potencia está operando en una condición estable y experimenta un cambio que puede
ser analizado de manera apropiada a través de versiones linealizadas de sus ecuaciones dinámicas, se dice que
ha ocurrido una perturbación pequeña. Como ejemplos, podemos mencionar, uncambio pequeño y gradual
de carga, un cambio en la ganancia de un regulador automático de voltaje en el sistema de excitación de una
gran unidad generadora, etc.; los que se estudian bajo el nombre de estabilidad permanente. Los estudios de
estabilidad permanente consideran múltiples oscilaciones lo que significa tiempos bastante mayores que los
de la estabilidad transitoria (del orden de losminutos) y por lo tanto, en algunos casos pueden ser importantes
los efectos de los sistemas de control de las unidades generadoras.
En resumen entonces, la estabilidad es la propiedad de un SEP o de sus partes componentes de
mantener un estado de equilibrio (sincronismo), cuando ha sido sometido a acciones perturbadoras. El
concepto puede ser aplicado a una o un grupo de máquinas sincrónicas paraseñalar la condición de que ellas
permanecen en sincronismo respecto de otras cuando se producen perturbaciones.
6.2.

Estabilidad transitoria

6.2.1. Objetivos
Los estudios de estabilidad transitoria suministran la información necesaria para conocer la capacidad
de un SEP de permanecer en sincronismo durante grandes perturbaciones tales como: cambios bruscos
momentáneos o sostenidos degrandes cargas, pérdidas de generación, pérdida de líneas importantes y fallas
tipo cortocircuitos y fases abiertas. Específicamente se obtienen:
−

en las máquinas síncronas: Los cambios de tensión, corriente y potencia, velocidad y torque.

−

en la red del SEP: Los cambios en las tensiones de las barras y en el flujo de potencia a través de las
líneas.

6.2.2. Suposiciones básicaspara los estudios simplificados de estabilidad transitoria
−

Usualmente, los generadores se analizan individualmente. Sin embargo, en sistemas multimáquinas se
pueden concentrar grupos de ellos (máquinas equivalentes) para realizar los estudios. El
comportamiento de cada generador se describe mediante una ecuación diferencial, denominada

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ecuación de oscilación. Cada generador serepresenta por una fem constante tras la reactancia
transitoria.
−

Como variable fundamental se emplea la posición angular del rotor δ.

−

Debido a la gran inercia de las máquinas, las variaciones de velocidad son pequeñas, por lo que los
elementos estáticos del SEP (líneas, transformadores, etc.) se suponen operando a frecuencia nominal
y las tensiones, corrientes y potencias se...