AN LISIS DE COLAPSOS EN SISTEMAS EL CTRICOS DE POTENCIA

An Lisis De Colapsos En Sistemas El Ctricos De Potencia-Free PDF

  • Date:31 Jul 2020
  • Views:0
  • Downloads:0
  • Pages:93
  • Size:2.49 MB

Share Pdf : An Lisis De Colapsos En Sistemas El Ctricos De Potencia

Download and Preview : An Lisis De Colapsos En Sistemas El Ctricos De Potencia


Report CopyRight/DMCA Form For : An Lisis De Colapsos En Sistemas El Ctricos De Potencia


Transcription:

AN LISIS DE COLAPSOS EN SISTEMAS,EL CTRICOS DE POTENCIA. JUAN FELIPE ROBLEDO MONTEALEGRE,1088300206, Trabajo de grado para optar el t tulo de Tecn logo en Electricidad. Ph D Antonio Escobar Zuluaga,Docente Programa de Tecnolog a El ctrica. UNIVERSIDAD TECONOLOGIA DE PEREIRA,FACULTAD DE TECNOLOGIA. ESCUELA DE TECNOLOGIA ELECTRICA,Nota de aceptaci n.
Firma del Jurado,Firma del Director del Proyecto,Firma del Director del Programa. Pereira agosto de 2014,CAPITULO 1 INTRODUCCION 10,1 1 JUSTIFICACION 11. 1 2 OBJETIVOS 12,1 2 1 OBJETIVO GENERAL 12,1 2 2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 12. CAPITULO 2 DEFINICIONES BASICAS 13,2 1 CARGABILIDAD DE LAS LINEAS DE TRANSMISION 13. 2 2 CONTINGENCIA 14,2 3 PROBLEMA DE FLUJO DE CARGA 15.
2 3 1 TIPOS DE BARRAS O NODOS Y REPRESENTACI N DE LOS ELEMENTOS. DEL SISTEMA EL CTRICO DE POTENCIA 15, 2 3 2 FORMULACION ECUACIONES PARA TENSIONES DE NODOS 16. 2 3 3 METODOS DE SOLUCION 18,2 3 3 1 M TODO ITERATIVO DE GAUSS 18. 2 3 3 2 METODO DE GAUSS SEIDEL 20,2 3 3 3 METODO DE NEWTON RAPHSON 22. 2 3 4 PAQUETES COMPUTACIONALES PARA LA SIMULACION DEL FLUJO DE. 2 4 COLAPSO BLACKOUT 26,2 5 ESTRATEGIAS DE SEGURIDAD 27. 2 5 1 DIVISION DEL SISTEMA ACTIVE SPLITTING 27,2 5 2 DESLASTRE DE CARGA LOAD SHEDDING 27.
2 5 3 RACIONAMIENTO TECNICO 28,CAPITULO 3 COLAPSOS 29. 3 1 RESE A DE CASOS 29,3 2 TIPOS DE COLAPSOS 36,3 2 1 COLAPSOS DE TENSION 36. 3 2 1 1 CAUSAS DE LOS COLPASOS DE TENSION 36,3 2 1 2 GENERALIZACION A UN SISTEMA DE N NODOS 38. 3 2 2 COLPASOS POR SOBREPASO DEL LIMITE DE CARGABILIDAD 39. 3 2 2 1 CARGABILIDAD EN LINEAS DE TRANSMISION Y,TRANSFORMADORES 39. 3 2 2 2 METODOLOGIA DEL COLAPSO BLACKOUT 40,3 3 METODOS DE ESTUDIO 41.
CAPITULO 4 PRUEBAS Y RESULTADOS 46,4 1 DESCRIPSION DEL SISTEMA DE PRUEBA 46. 4 1 1 DATOS DEL SISTEMA DE PRUEBA IEEE 39 BARRAS 47. 4 1 2 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE POTENCIA. APARENTE DE LAS LINEAS DE TRANSMISION Y TRANSFORMADORES 50. 4 1 2 1 CALCULO DE LA CAPACIDAD DE POTENCIA APARENTE CON LOS. DATOS DEL FLUJO DE CARGA 51, 4 1 2 2 AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE POTENCIA APARENTE 54. 4 2 PAQUETE COMPUTACIONAL UTILIZADO 57, 4 2 1 PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO DE PAQUETE COMPUTACIONAL 58. 4 3 CASO BASE DEL SISTEMA DE PRUEBA IEEE 39 BARRAS 61. 4 4 PROCESO DE CONTINGENCIAS 64,4 4 1 ANALISIS DE CONTINGENCIAS SIMPLES n 1 65. 4 4 2 EFECTO CASCADA 65,4 5 ESTRATEGIAS DE SEGURIDAD 68.
4 5 1 IMPLEMENTACION DEL DESLASTRE DE CARGA LOAD SHEDDING 68. 4 5 1 1 SOBRECARGAS POR DEMANDA 69,4 5 1 2 SOBRECARGAS POR GENERACION 75. CAPITULO 5 CONCLUSIONES 82,Bibliograf a 84, ANEXO A C digo del algoritmo FlujoCargaAC3 m realizado en MATLAB para la. simulaci n del Sistema de Prueba IEEE 39 barras 86. ANEXO B Interfaz para los datos del Sistema de Prueba IEEE 39 barras 91. LISTA DE FIGURAS, Figura 1 Cargabilidad de la L nea de Transmisi n Vs Longitud de la L nea 13. Figura 2 Contingencia provocada por la ca da de una torre de una l nea de Transmisi n. Figura 3 Circuito equivalente de una l nea para el c lculo de flujos de potencia 16. Figura 4 Modelaci n circuital en tanto por unidad de un transformador con cambio de. Figura 5 Representaci n de una Barra p en un Sistema El ctrico de Potencia 17. Figura 6 Apag n blackout del Noreste de Estados Unidos y Canad de 14 de Agosto del. Figura 7 Diagrama del esquema de seguridad basado en la divisi n activa y control de. frecuencia de carga Deslastre de Carga 28, Figura 8 Mapa mundial con los 10 casos de blackouts m s severos 34. Figura 9 Familia de curvas V P en funci n del factor de potencia de la carga 37. Figura 10 Balance de calor del conductor l nea de transmisi n 40. Figura 11 Sistema de prueba IEEE 39 Barras 10 generadores sistema el ctrico de. potencia reducido de Nueva Inglaterra 46, Figura 12 Lineas sobrecargadas al utilizar los datos de capacidad de potencia aparante S.
MVA INICIAL 53, Figura 13 Simulaci n flujo de carga del sistema de prueba prueba1 con el algoritmo. FlujoCargaAC m original 57, Figura 14 Simulaci n del flujo de carga del sistema de prueba prueba1 con el algoritmo. FlujoCargaAC3 m 59, Figura 15 Selecci n de la l nea de transmisi n o transformador m s sobrecargado por. medio del algoritmo FlujoCargaAC3 m 60, Figura 16 Simulaci n del sistema de prueba prueba1 en el paquete computacional. POWER WORLD 61, Figura 17 Sistema el ctrico de potencia de Pereira 64.
Figura 18 Aislamiento de los generadores G1 G8 y G10 67. Figura 19 Cargas que influyen en las sobrecargas originadas por contingencia en linea. Figura 20 Cargas que influyen en las sobrecargas originadas por contingencia en linea. Figura 21 Cargas que influyen en la sobrecarga originada por contingencia en linea 10. Figura 22 Cargas que influyen en las sobrecarga originada por contingencia en linea 18. Figura 23 Cargas que influyen en las sobrecarga originada por contingencia en linea 31. Figura 24 Generadores y cargas que influyen en las sobrecarga originada por. contingencia en linea 4 76, Figura 25 Generadores y cargas que influyen en las sobrecarga originada por. contingencia en linea 20 77, Figura 26 Generadores y cargas que influyen en las sobrecarga originada por. contingencia en linea 27 79, Figura 27 Generador y cargas que influyen en la sobrecarga originada por contingencia. en linea 34 81,LISTA DE CUADROS, Cuadro 1 Rese a de casos de colapsos a nivel mundial 29. Cuadro 2 Rese a de casos de colapsos m s cr ticos 35. Cuadro 3 Rese a de casos de colapsos locales 35, Cuadro 4 Comparaci n M todos de Estudio de Colapsos 45.
Cuadro 5 Datos de tensiones y potencias para los nodos del sistema de prueba IEEE 39. Cuadro 6 Datos de las l neas y los transformadores del sistema de prueba IEEE 39. Cuadro 7 Datos de los generadores del sistema de prueba IEEE 39 Barras 49. Cuadro 8 Datos de las cargas del sistema de prueba IEEE 39 Barras 49. Cuadro 9 Capacidad de potencia aparente escogida para los transformadores 51. Cuadro 10 Valores INICIALES de la capacidad de potencia aparente S MVA de las. l neas de transmisi n y los transformadores 52, Cuadro 11 Crecimiento porcentual de flujo de potencia a traves de las lineas de. transmisi n y transformadores 54, Cuadro 12 Capacidad limite de potencia aparente S MVA de las l neas de transmisi n y. los transformadores 56, Cuadro 13 Datos de tensiones y potencias en los nodos del sistema de prueba prueba1. Cuadro 14 Datos de L neas de transmisi n y transformadores del sistema de prueba. prueba1 59, Cuadro 15 Tensiones ngulos y potencias del caso del sistema de prueba IEEE 39. Cuadro 16 Flujos de potencia del caso base del sistema de prueba IEEE 39 Barras 62. Cuadro 17 Lineas sobrecargas a causa del analisis de contingencias simples 65. Cuadro 18 Efecto cascada presente en el sistema de prueba IEEE 39 Barras para. contingencias simples 66, Cuadro 19 Efecto cascada presente en el sistema de prueba IEEE 39 Barras para.
contingencias simples Minimizado 66, Cuadro 20 Estrategias de seguridad para que el sistema de prueba IEEE 39 Barras no. colapse 69, Cuadro 21 Decremento de potencia activa en cargas para contingencia en la linea 27 78. Cuadro 22 Decremento de potencia activa en cargas para contingencia en la linea 34 80. CAPITULO 1,INTRODUCCION, La energ a el ctrica es vital en la sociedad actual casi se puede afirmar que sin la. presencia de sta la sociedad tal cual se conoce podr a llegar a colapsar por esto se. debe asegurar la confiabilidad del sistema de suministro de energ a el ctrica para que su. funcionamiento sea ptimo y pr cticamente ininterrumpido. La energ a el ctrica se produce en grandes centros de generaci n los cuales est n. conectados al sistema de transmisi n encargado de transportar la energ a el ctrica hasta. los grandes centros de carga o consumidores Al sistema interconectado generaci n. transmisi n carga se le denomina sistema el ctrico de potencia Este sistema debe estar. en sincronismo y debe asegurar alta confiabilidad ya que el suministro de energ a debe. ser constante En ocasiones sin embargo surgen eventos imprevistos que pueden dar. origen a la p rdida parcial o total del servicio de energ a el ctrica Los eventos que. afectan la continuidad del servicio pueden ser planeados o no planeados A estos eventos. se les denomina contingencias Los sistemas el ctricos de potencia deben cumplir con el. criterio de contingencia simple n 1 y eventualmente con algunas contingencias m ltiples. Una contingencias simple representa la p rdida o salida de operaci n de un elemento del. sistema Esto quiere decir que si un elemento sale de operaci n el sistema debe. continuar funcionando en estado normal En ocasiones la salida de un elemento produce. la sobrecarga de algunos de los elementos que contin an en servicio Si la causa que. produce el evento inicial no se corrige el sistema de protecci n retirar de la operaci n. los elementos sobrecargados y se puede producir un efecto en cascada o efecto domin. que puede conducir a un colapso total o como se denomina com nmente un blackout. Por lo anterior es necesario realizar un an lisis detallado sobre estos sucesos que pueden. ser poco frecuentes pero que son muy nocivos para el sistema El proceso asociado al. blackout es de muy corta duraci n y no permite normalmente la reacci n del sistema sin. embargo el proceso de restauraci n o recuperaci n del sistema puede tomar mucho. En este proyecto se analizar el sistema de prueba IEEE 39 el cual es un modelo. reducido del sistema el ctrico de potencia de Nueva Inglaterra Este sistema es bastante. conocido y ha sido empleado satisfactoriamente en una amplia cantidad de trabajos e. investigaciones sobre la estabilidad en los sistemas el ctricos de potencia El modelo. reducido IEEE 39 est conformado por 10 generadores 19 cargas y 36 l neas de. transmisi n Con ayuda del paquete computacional MATLAB se realizar el flujo de carga. correspondiente y despu s se pasar al an lisis de contingencias para analizar la. posibilidad de que aparezcan colapsos Se estudian las causas de este fen meno y se. presentar n algunas estrategias que se pueden aplicar para evitar que sistema colapse. 1 1 JUSTIFICACION, En el rea de suministro de energ a el ctrica la continuidad del servicio es el objetivo. principal para esto se debe contar con un sistema confiable que al momento de una. contingencia pueda seguir operando Sin embargo existe la posibilidad que un evento. lleve al sistema al colapso y por consiguiente a la p rdida del servicio. El colapso de un sistema el ctrico de potencia es un fen meno bastante inusual y se. presenta tanto en sistemas normales como en sistemas sobredimensionados sus efectos. son muy nocivos y sus causas no siempre est n propuestas en las estrategias de. seguridad esto hace que para el operario del sistema sea bastante dif cil predecir cu ndo. y c mo se puede generar un hecho de tal magnitud, Por lo anterior es importante realizar an lisis sobre los colapsos en los sistemas el ctricos.
de potencia y por medio de estos an lisis aportar ideas sobre estrategias de seguridad. basadas en la simulaci n de la operaci n del sistema de potencia la cual puede. realizarse usando programas computacionales de flujo de carga. Con este trabajo de grado se pretende avanzar en el dominio de los estudios de. seguridad en sistemas el ctricos de potencia contribuyendo con el desarrollo del sector. el ctrico ya que un suceso de esta magnitud es bastante nocivo para el sistema y para la. econom a de la empresa o entidad encargada tambi n se beneficia el ejecutor del. proyecto debido a que reforzar sus conocimientos te ricos y anal ticos sobre los. sistemas de potencia y por ltimo se beneficiar n los estudios futuros acerca de los. colapsos en los sistemas el ctricos de potencia ya que este es el primer proyecto de. este tipo realizado en el programa de Tecnolog a El ctrica. 1 2 OBJETIVOS,1 2 1 OBJETIVO GENERAL, Analizar la vulnerabilidad de los sistemas el ctricos de potencia a los colapsos. 1 2 2 OBJETIVOS ESPECIFICOS, Simular la operaci n de un sistema de potencia usando programas. computacionales especializados existentes o desarrollados para este prop sito. Como sistema de prueba se utilizar el sistema IEEE 39 modificado. Identificar los eventos que pueden conducir a un sistema de potencia a un. Determinar las estrategias de seguridad que pueden ser adoptadas para prevenir. colapsos en sistemas de potencia,CAPITULO 2,DEFINICIONES BASICAS. 2 1 CARGABILIDAD DE LAS LINEAS DE TRANSMISION, Se define como la cantidad m xima de potencia el ctrica que se puede enviar a trav s de. una o un conjunto de l neas de transmisi n manteniendo las condiciones operativas del. sistema el ctrico de potencia Cargabilidad o capacidad se refiere al l mite o capacidad. t rmica del conductor 1, La potencia m xima que se puede transmitir a trav s de una l nea de transmisi n est.
limitada por restricciones t cnicas de operaci n tales como el l mite t rmico la ca da de. tensi n a lo largo de la l nea y el l mite de estabilidad de ngulo 14. Figura 1 Cargabilidad de la L nea de Transmisi n Vs Longitud de la L nea. La temperatura m xima de un conductor determina su l mite t rmico La temperatura del. conductor depende de la magnitud de la corriente y de su duraci n as como de la. temperatura ambiente la velocidad del viento y las condiciones en la superficie del propio. conductor La capacidad de carga de las l neas de transmisi n cortas de menos de 80. AN LISIS DE COLAPSOS EN SISTEMAS EL CTRICOS DE POTENCIA JUAN FELIPE ROBLEDO MONTEALEGRE 1088300206 Trabajo de grado para optar el t tulo de Tecn logo en Electricidad Director Ph D Antonio Escobar Zuluaga Docente Programa de Tecnolog a El ctrica UNIVERSIDAD TECONOLOGIA DE PEREIRA FACULTAD DE TECNOLOGIA ESCUELA DE TECNOLOGIA ELECTRICA

Related Books