Electricidad| Sistemas De Potencia| Estabilidad de Voltaje. Parte I (Introducción)

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Hola mis colegas de Steemit, hoy quiero compartir un tema relativamente nuevo, en el área de Sistemas de Potencias, el cual fue el tema con el opte a mi titulo de Ingeniero Electricista de la Universidad de Carabobo con una mención Honorifica, junto con el Ingeniero *Roberto De Jesus Salas Camacho*.

Resumen

Sistema IEEE de 14 barras. Fuente: ‘‘Investigation of the load-flow problem’’ de Freris y Sasson (1986).

En el presente proyecto se describió una herramienta virtual de análisis de estabilidad de voltaje en sistemas eléctricos de potencia, cuyo diseño fue el objetivo principal de esta investigación, tal programa está basado en el método del Análisis Modal, el cual consiste en el cálculo de los valores propios, factores de participación de barras, ramas y generadores del sistema en estudio, se tomo como sistema de prueba a analizar al sistema estandarizado de 14 barras de la IEEE.

Para la obtención de los valores antes mencionados del sistema de prueba, se creo un programa en MATLAB en forma de interfaz, que permite aplicar el Análisis Modal al mismo, luego se simulo el sistema de 14 barras en el software DIgSILENT PowerFactory para obtener los valores propios y factores de participación de barras del sistema y compararlos con los obtenidos con el programa diseñado en MATLAB, con el fin de validar la precisión y exactitud en los resultados obtenidos por este código de programación, recalcando que este programa no se encuentra limitado solo a la obtención de los valores de este sistema, sino que permite aplicar el Análisis Modal a cualquier sistema eléctrico de potencia, sin importar su número de barras.


Ventana de presentación del software diseñado.

Una de las conclusiones principales de este proyecto tras realizar el programa y obtener los resultados, fue determinar que el sistema es estable en tensión, siendo la barra más débil del mismo la barra 14. Además en esta investigación, se anexaron dos manuales o guías, más los códigos utilizados, los cuales sirven de ayuda tanto para la realización del Análisis Modal en el DIgSILENT PowerFactory como en la interfaz elaborada en MATLAB.

Introducción

Ing. Saul Rico e Ing. Roberto Salas

La estabilidad de tensión es la capacidad que tiene un sistema eléctrico de potencia de mantener sus valores de tensión en todas las barras dentro de los límites permitidos, esto durante la operación regular del sistema como también ante perturbaciones. Por tal razón su análisis pasa a ser un tema de relevancia al momento de establecer la calidad, seguridad y confiabilidad de un sistema eléctrico en general. Por tal motivo en el presente proyecto de grado se presenta como principal objetivo la realización de un software capaz de llevar a cabo un análisis de estabilidad de voltaje.

Entre los diversos tipos de análisis de estabilidad existentes se tomó el enfoque estático, y de entre todas las técnicas a disposición dentro de una evaluación estática, se aplicó el análisis modal, al ser una técnica aplicable a cualquier sistema de potencia que proporciona mucha información basada en los valores y vectores propios de la matriz Jacobiana reducida del sistema, la cual se obtiene a partir de la Jacobiana resultante de realizar el flujo de carga al sistema en estudio.

Para lograr esto se ha desarrollado una interfaz interactiva capaz de aplicar un análisis de estabilidad de tensión mediante el método del análisis modal, en primera instancia a un sistema de prueba de 14 barras obtenido de la IEEE para la validación de los resultados con ayuda del programa DIgSILENT PowerFactory; pero con la capacidad de ser aplicado a cualquier sistema de ‘‘N’’ barras con características tan variadas como regulación de tensión por taps y/o compensación de reactivos a través de capacitores shunt. Es una herramienta útil que sirve de ayuda tanto en la enseñanza de la estabilidad de tensión como en la planificación, análisis y operación de los sistemas eléctricos de potencia, y en este trabajo la describimos.


Ventana principal del programa.

Los objetivos Fueron:

Objetivo general:

  • Diseñar un programa para el análisis de la estabilidad de voltaje de un sistema eléctrico de potencia mediante el método del análisis modal.

Objetivos específicos:

  • Describir el método de análisis modal para el análisis de estabilidad de voltaje.
  • Desarrollar un programa en MATLAB para el análisis de estabilidad de voltaje de sistemas de potencia de 14 barras.
  • Validar los resultados obtenidos del análisis de estabilidad aplicado con el programa comercial DIgSILENT PowerFactory.
  • Evaluar la estabilidad de voltaje en un sistema eléctrico de potencia de prueba con el software desarrollado.

Los programas Utilizados

MATLAB

Fuente

Es un software o programa en lenguaje de alto nivel, el cual posee un entorno interactivo, permite explorar y visualizar ideas, así como también es una gran herramienta en el procesamiento de señales e imágenes; posee aplicaciones en sistemas de control.
Entre las capacidades o funciones del programa se encuentran las mostradas a continuación:

  • Cálculo numérico: Tiene la capacidad de utilizar funciones matemáticas para resolver problemas científicos y de ingeniería.

  • Análisis y visualización de datos: Cuenta con la función de explorar, visualizar y modificar datos.

  • Desarrollo y programación de algoritmos: Pude crear y optimizar algoritmos usando el lenguaje de alto nivel y las herramientas de desarrollo.

  • Desarrollo y distribución de aplicaciones: Posee la capacidad de desarrollar y compartir aplicaciones en formato de código, ejecutables o componentes de software.

DIgSILENT PowerFactory

Es un programa o software de cálculo creado por la compañía DIgSILENT, es una herramienta computarizada para el diseño de ingeniería para el análisis de sistemas eléctricos de potencia en todas las escalas.
El programa cuenta con una serie de funciones básicas, entre las cuales se pueden mencionar las siguientes:

  • Análisis de flujo de potencia
  • Análisis de fallas
  • Reducciones de red
  • Análisis de estabilidad de voltaje
  • Sensibilidades de flujo de carga
  • Análisis de contingencias
  • Cálculo de líneas aéreas y parámetros de cables
  • Funciones de redes de distribución

Referencias

  • Al-Hinai, A. (2000). Voltage Collapse Prediction for Interconnected Power Systems.

  • Arias, F. (2012) El Proyecto de Investigación. Introducción a la Metodología Científica. Caracas, Venezuela. Editorial Episteme. 6ta Edición.

  • Barreto, G., Caraballo, E & Goyo, C. A. (Junio 2009). Incremento del Margen de Seguridad para Estabilidad de Voltaje con la Inyección de Potencia de Emergencia. Cigré Comité Nacional Venezolano. II Congreso Venezolano de Redes y Energía Eléctrica. Congreso llevado a cabo en la isla de Margarita, Venezuela. Recuperado de http://www.cnv-cigre.org.ve/congreso_2009/page2/page28/page33/files/C1-214.pdf

  • Bedriñana A., M. F., De Castro Jr., C. A. y Rodríguez C., R. E. (2007). Evaluación estática de la estabilidad de tensión usando análisis modal aplicado al Sistema Interconectado Sur Peruano SIS-SEIN.
    Boza, J.; Herrera, A.; Estrada, R. y Barreto, M. (2012). La estabilidad de la tensión de los sistemas eléctricos de potencia utilizando el programa “PSAF”.

Hasta un próximo Post, en el cual hablaré sobre la comparación de los cálculos arrojados por el Programa Diseñado "SRS-AM V 1.0" en Matlab y el DIgSILENT PowerFactory verificando la precisión y exactitud de los cálculos, y así su confiabilidad del Flujo de Potencia y la Estabilidad de Voltaje mediante el Análisis Modal

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Bienvenido estimado @saulrico a la comunidad #stem-espanol
Que bueno que te animaste a escribir tu trabajo especial de grado en este grupo y compartir tus conocimientos con nosotros.
Por favor, lee los criterios y normas establecidos por la gran comunidad científica #steemSTEM y que se resumen en esta publicación
https://steemit.com/spanish/@carloserp-2000/steemstem-invita-a-la-comunidad-de-habla-hispana-a-publicar-articulos-cientificos
Estaremos atentos a tus futuras contribuciones!

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muchas gracias @iamphysical por la bienvenida. estare atento a los criterios y normas de la comunidad científica, y estoy a la expectativa de compartir con ustedes!!