Amortiguamiento de oscilaciones



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
ÍNDICEDE TABLAS 7
ÍNDICE DE ANEXOS 8
RESUMEN 9
ABSTRACT 10
OBJETIVOS 11
1 INTRODUCCIÓN AL PROBLEMA DE ESTABILIDAD 1
1.1 CLASIFICACIÓN DE LA ESTABILIDAD 1
1.2 ESTABILIDAD ANGULAR 2
1.2.1 Estabilidad de Pequeña Señal 3
1.2.2 Estabilidad oscilatoria 3
1.2.3 Oscilaciones en Sistemas de Potencia 7
1.3 ESTABILIDAD DE TENSIÓN 8
2 MODELADO DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE POTENCIA 9
2.1MÁQUINA SINCRÓNICA 9
2.1.1 Modelo completo de la máquina sincrónica 9
2.1.1.1 Circuitos de la máquina sincrónica 10
2.1.1.2 Ecuaciones de enlaces de flujo y de tensiones 11
2.1.1.2.1 Enlaces de flujo 11
2.1.1.2.2 Tensiones de estator y rotor 14
2.1.1.3 Circuitos equivalentes 16
2.1.1.4 Ecuaciones eléctricas de la máquina sincrónica 20
2.1.1.5 Ecuación mecánica de la máquinasincrónica 25

2.1.2 Modelos de la máquina sincrónica en estudios de estabilidad 26
2.2 SISTEMA DE EXCITACIÓN 28
2.2.1 Excitadores dc 30
2.2.2 Excitadores ac 30
2.2.3 Excitadores estáticos 32
2.3 ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA 32
2.4 CARGAS 35
2.4.1 Modelos estáticos de carga 36
2.4.2 Modelos dinámicos de carga 38
2.5 CONTROLADORES FACTS 42
2.5.1 Compensador estático dereactivos (SVC) 43 2.5.2 Modelo del SVC para estudios de estabilidad 49 3 ANÁLISIS DE PEQUEÑA SEÑAL DE SISTEMAS DE POTENCIA MULTIMÁQUINA 52
3.1 INTRODUCCIÓN 52
3.2 REPRESENTACIÓN DEL SISTEMA DE POTENCIA EN LA FORMA DE ECUACIONES DE ESTADO 53
3.3 ANÁLISIS DE VALORES PROPIOS Y MODOS DE OSCILACIÓN 54
3.4 IDENTIFICACIÓN DE LOS MODOS DE OSCILACIÓN ELECTROMECÁNICOS 56
3.5 ESTUDIOS DE SENSIBILIDAD57
4 PROGRAMA DE SIMULACIÓN DE SISTEMAS DE POTENCIA MULTIMÁQUINA PARA ANÁLISIS DE PEQUEÑA SEÑAL 58
4.1 INTRODUCCIÓN 58 4.2 OBJETIVO 58
4.3 PROGRAMA DESARROLLADO 59
4.4 ESTRUCTURA DEL PROGRAMA 60
4.5 OPCIONES DE MODELADO DEL PROGRAMA 61
4.1.1 Modelo de la máquina sincrónica 61
4.1.2 Modelo del sistema de excitación 68
4.1.3 Estabilizadores (PSS) 72
4.1.4 Cargas 73
4.1.5Compensador estático de reactivos SVC 79 5 ANÁLISIS DE PEQUEÑA SEÑAL EN SISTEMAS DE PRUEBA 82
5.1 DATOS DE ENTRADA AL PROGRAMA 83
5.2 SIMULACIÓN DE FLUJOS DE CARGA Y CÁLCULO DE VALORES PROPIOS 84
5.2.1 Máquinas sincrónicas representadas con el modelo transitorio y subtransitorio 86
5.2.2 Máquinas sincrónicas con diferentes modelos 87 5.2.3 Simulación con sistemas de control para las máquinas 88CONCLUSIONES 90
BIBLIOGRAFÍA 93
ANEXOS 96
6 MANEJO DE LA HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN PSD 97
6.1 INSTALACIÓN 97
6.2 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 Sistemasde 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 decontrol 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...