ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
DEPARTAMENTO DE
INGENIERÍA ELÉCTRICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ELÉCTRICA
Dr. CARLOS GALLARDO
Campus Universitario
Edificio Ingenierìa Eléctrica
Ladrón de Guevara E11-253
Quito-Ecuador
Apartado 17-12-866
17-01-2759
Fax: (593-2) 567848
[email protected]
2012
ESTABILIDAD DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE
POTENCIA ANTE EL INGRESO MASIVO DE
GENERACIÓN NO GESTIONABLE
Dr. M.Sc Ing. Carlos Gallardo
El problema.
“no” flujo óptimo de potencia
~
~
2
8
7
9
3
10
5
Sistemas de
Control
4
8
37
30
6
25
29
26
28
6
27
7-P
4
2
18
3
1
1
1
38
16
6
15
4
9
35
14
39
~
5
“no” máxima transferencia
de potencia
23
20
10
33
8
9
2
19
13
11
1
22
21
12
6
7
5
24
f,v
3
17
31
2
4
34
32
3
5
36
7
OPERACIÓN INEFICIENTE DE LA RED
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
2
Normativa de conexión a la red.
DISPOSITIVOS FACTS
SVC-P-1
(Compensador estático de potencia reactiva)
Pa→V
(Sistemas flexibles de transmisión de alterna)
Amortiguar
oscilaciones de 1 Hz.
Señal de
entrada
1  T5 s
Ka
1  T6 s
1  Ta s
STATCOM-P-2
Entrada
Adicional
Tw s
(Compensador estático síncrono)
1  Tw s
v ref
α max  α 
+
+
-
X TCSCmax
KM
kP
+
kI
+
α min  α 
1  TM s
v
G s  
Entrada
Adicional
ΔV Bus
ΔQ SVC

Tensión
Potencia
v
V
- Capacidad de transferencia
FP
- Amortiguar oscilaciones
- Seguridad en Xc
las conexiones
en el bus, P línea
Reactiva
SVC
Tw s
1  Tw s
G s  
B max
+
K
v
+
-
1  TSVC s
1  T a 1s
v
1  Tr 2 s
2012
ΔP L
Δ XL

Potencia
en la línea
Reactancia
Vδ
TCSC
B
B min
v ref
α
X TCSC
X TCSCmin
Q
α
s
TCSC-S-1
PQ
(Capacidad en serie controlada por tiristores)
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
3
Normativa de conexión a la red.
G s  
Ganancia
Desviación de
la Velocidad
del Rotor
PSS
Δω
ΔV PSS

v smax
Adelanto / Retraso
1  sT a 1
v
1  sT r 2
sT w
k
Velocidad
Tensión
Filtro Pasa
Altos
1  sT w
1  sT a 3
v
1  sT r 4
10
de excitación
FP
v smin
8
del rotor
vs
37
30
25
29
26
28
27
2
Cargas
Activas
1
38
16
6
15
4
(Unidad de almacenamiento de energía
en superconductores magnéticos)
9
35
14
39
5
19
7
33
8
31
2
4
34
32
3
Δω
ΔP SMES

Frecuencia
Potencia
en el bus
activa SMES
23
20
10
11
G s  
22
21
12
6
13
9
¿Punto de operación?
SMES-PQ
24
17
3
1
1) Falta
2) Global
18
5
36
¿Convertidores?
7
δ adición de una señal
de modulación y control
suplementario
HVDC
(Transmisión de energía eléctrica en alta tensión y corriente continua)
2012
Desarrollo tecnológico
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
4
Objetivos.
Fundamentos
teóricos de
estabilidad y punto
1 de operación
Analizar el impacto
de la generación no
gestionable sobre la
estabilidad.
2
Aplicar un sistema
de control en los
parques para
amortiguar
3
oscilaciones.
Aplicar el control al
Sistema Peninsular
Español.
2012
4
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
5
ESTABILIDAD Y AMORTIGUAMIENTO DE OSCILACIONES EN SISTEMAS
ELÉCTRICOS CON ALTA PENETRACIÓN EÓLICA
1: Introducción.
CONTENIDO
2: Fundamentos teóricos.
3: Estabilidad de pequeña señal de un sistema
eléctrico con parques eólicos.
4: Estabilidad de sistemas eléctricos mediante
estabilizadores eólicos.
5: Aplicación del estabilizador eólico al sistema
Peninsular Español.
6: Estabilizadores de potencia.
7: Coherencia en sistemas interconectados AC.
.
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
6
Clasificación de estabilidad.
Clasificación de Estabilidad en Sistemas Eléctricos
Estabilidad de Ángulo
Estabilidad de Frecuencia
Estabilidad de Tensión
Normativa de
Conexión (Grid
Code)
Estabilidad de Frecuencia
(Gran Señal)
Largo Plazo
Corto Plazo
Estabilidad Oscilatoria
(Pequeña Señal)
>4 Hz.
Estabilidad Transitoria
(Gran Señal)
Xg1
Eo
XL
Estabilidad de Tensión ante
Eo
Xg X Plazo
Corto
g1
Eg
Inestabilidad
no oscilatoria
Eg1
Modos
Entre áreas
2012
Eg1
Unidad
grandes perturbaciones
XL
Xg2X
XL
g2
ΔTe = Ks Δδ + KD Δωr
10Eg2- 46 Hz.
Aum.
0.8 - 1.8 Hz. Osc. Crec
Inestabilidad
0.2
0.7
Hz.
oscilatoria
Modos
Locales
Modos entre
Máquinas
(Gran Señal)
1.5 - 3.0 Hz.
Corto Plazo
Central
Modos de
Control
Estabilidad de Tensión ante
pequeñas perturbaciones
(Pequeña Señal)
Largo Plazo
Eg2
Modos de
Torsión
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
7
Representación en espacio de estados.
Espacio de Estado
x  f(x, u, t)
x
 x1 
 u1 
 y1 
 
 


x2
u2
y2
 
 







x  
u  
y  
 
 


  
  
  
x 
u 
y 
 n
 r
 m
Δx(s) 
Δ y(s)  C
adj(sI  A)
det(sI  A)
adj(sI  A)
det(sI  A)
, u  Δu

Δy  C Δ x  D  u
Δ x  A Δ x  B  u
y  g(x, u)
x  f(x, u)
Linealización
 f(x  )  0  x  Δ x   f  x  Δx
Δx 0   BΔ u s 
Δx 0   BΔ u s   D Δ u s 
D
Δu
B
+
Δ x
Σ
1
s
+
I Δx
C
+
+
Σ
Δy
A
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
8
Representación en espacio de estados.
Det(sI-A) = 0
λ  σ  jω
f 
Det(A-λI) = 0
λ   ξω n  jω n
ω
ξ 
2
σ
σ ω
2
2π
1 ξ
  f1
 x
1

A   
 fn
 x1

2



 f1 
 xn 

 
 fn 
 xn 

Matriz de estados nxn
Requerimiento de Amortiguamiento
Parte Imaginaria
10,0
5,0
Amortiguado
0,0
-2,0
-1,8
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
Poco amortiguado
-10,0
2012
5%
10%
15%
0,4
0,6



 g1 
xn 

 
gm 
xn 

Matriz de salidas u
observabilidad mxn
-5,0
Parte Real
0,2
  g1
x
1

C   
 gm
  x1

-0.0693
 f1 
  f1

 u
ur 
1


B   

 
 fn   fn 
 u1
ur 


Matriz de entradas
ó controlabilidad nxr
  g1
u
1

D   
 gn
  u1




 g1 
 ur 

 
 gn 
 ur 

Matriz de transmisión
directa ó proalimentación
mxr
Cuál es el grado de estabilidad de
los estados estacionarios?
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
9
Autovalores y respuesta asociada.
3
1
Centro
Nodo Estable
5
1
Punto Silla
5
2
Nodo Inestable
4
Foco Estable
Foco Inestable
ω = 0, σ < 0 Respuesta unidireccional amortiguada.
2) ω ≠ 0, σ < 0 Respuesta oscilatoria amortiguada.
3) ω ≠ 0, σ = 0 Respuesta oscilación de amplitud constante.
4) ω ≠ 0, σ > 0 Respuesta oscilatoria con oscilaciones crecientes sin límite.
5) ω = 0, σ > 0 Respuesta unidireccional monótonamente creciente.
1)
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
10
Autovectores y matrices modales.
Autovectores derecho
e izquierdo
AΦ i  λ iΦ i
Ψ iΦ i  1
f=1.087
Pesa Contribución
Φ  Φ 1
Φ2

Ψ2
T
ξ=0.032
Mide Actividad
Ψ iA  λ iΨ i
Ψ  Ψ1
f=0.545
T

Φn

Ψn
ξ=0.072

 p 1i   Φ 1i Ψ i1 

 

p 2i
Φ 2iΨ i2
  

pi  
   



 

p
Φ
Ψ
 ni   ni in 
 p1
2012
p2

pn 
Modo Observable
f=1.117
Factor de Participación
P 
Modo Controlable
T T
Participación Relativa
Residuo
ξ=0.072
Análisis de Residuos
Δx  Φz
Φ z  A Φ z  B Δ u
C afecta.
Δy  C Φ z  D Δ u
O informa.
Sensitividad a la retroal.
D  0
G r (s) 
i n

i 1
CΦ i Ψ iB
s λ i
i n
G r (s) 
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
Ri
 s λ
i 1
i
11
Modos de oscilación.
Modo de oscilación entre áreas
Modo de oscilación local
Modo de oscilación de torsión
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
12
ESTABILIDAD Y AMORTIGUAMIENTO DE OSCILACIONES EN SISTEMAS
ELÉCTRICOS CON ALTA PENETRACIÓN EÓLICA
1: Introducción.
CONTENIDO
2: Fundamentos teóricos.
3: Estabilidad de pequeña señal de un sistema
eléctrico con parques eólicos.
4: Estabilidad de sistemas eléctricos mediante
estabilizadores eólicos.
5: Aplicación del estabilizador eólico al sistema
Peninsular Español.
6: Estabilizadores de potencia.
7: Coherencia en sistemas interconectados AC.
.
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
13
Aplicación al sistema de 39 nudos de New England.
8
10
Red 345 kV (Noroeste de EEUU)
37
30
25
29
26
28
27
2
18
17
5%
3
1
1
12% carga del
sistema
38
16
6
15
4
24
9
35
14
Parque Eólico
250 MW
39
5
9
7
23
20
10
11
33
8
31
2
20 Cargas Estáticas
2012
19
13
(167 aerogeneradores
1.5 MW)
22
21
12
6
4
34
32
3
5
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
36
7
14
Modelo de parque eólico.
Aerogeneradores asíncronos de doble alimentación
Aerogeneradores síncronos de accionamiento directo
Tensión
Ecua
Velocidad del
Viento
Modelo
Aerodinámico
Ec
Potencia
Mecánica
Modelo del
Convertidor y
Generador
Corriente
Limitada
Velocidad
del
Controlador de
Rotor
ángulo de paso
Lim vel. palas
2012
Controlador de
velocidad del
rotor
PvsVw
Sistema de
Protección
Potencia Activa
de Referencia
I,f,V
Corriente
de la red
RED
Corriente de
Referencia
de la red
Tensión en
los Bornes
Controlador de
tensión en los
bornes
Huecos de tensión
FP y V
Potencia Reactiva
de Referencia
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
15
Efecto de los parques eólicos.
K
Autovalores
V
E
ref
+
E x(s)

-

K
fd
3
1  sT

+
-
fd
K
T
+
T
e

2
3
+
-
m
+


1
2H  K
S
D

0
s

10,0
K
V
1
1  sT
6
K
1
+
t

R
K
+
5
Parte Imaginaria
5,0
0,0
-2,0
V
E
C
( pu)
4
V
1
1  sT
R
C
+
REF
1  sT
C
1  sT
B

V
V
-1,6
V
U EL
S
+
-
-1,8
HV
G a te
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
VRM AX
K
A
1  sT
V
A
V R M IN
1
R

+
V
-
FE
sK
F
1  sT
F1
-5,0
EFD
E
V
0.
F
V VO TH SG  VO EL
S
sT

+
K
+
V
X
R eferen ce
VAR (L)
E
 EFD ·S
E
( EFD )
+

-
1
1
R
1  T1 s
V

SP E E D
M AX
1 T2 s
1  T3 s
+
PM ECH

-
M IN
D
t
-10,0
Parte Real
2012
Con Parques Eólicos
Con Generación Convencional
Amortiguamiento 5%
Sistema Original
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
16
Autovalores del sistema New England con parques eólicos, para
cuatro condiciones de carga.
Autovalores
10,0
Modo poco amortiguado
Parte Imaginaria
λ = -0.211+j1.1744
f=0.18691 Hz. ξ= 0.017954
5,0
0,0
-2,0
-1,8
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
-5,0
0,2
0,4
0,6
Modo inestable
-10,0
Parte Real
2012
Cond. Valle
Cond. Punta Inestable
Cond. Llano
Amortiguamiento 5%
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
Cond. Punta Estable
17
Autovalores del sistema New England con parques eólicos,
condición inestable.
Autovalores
8
10,0
10
37
30
25
29
26
28
27
2
18
24
17
38
3
1
1
16
6
15
4
9
35
14
39
5
12
6
19
13
23
20
10
11
33
8
31
9
2
4
34
32
3
f = 0.35372
-2,0
-1,8
-1,6
-1,4 : 0.36867
-1,2+ j 2.2225
-1,0
Modo
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,4
0,3
ω = (k+4)
0,2
Modo inestable
-5,0
δ = (k+5)
0,1
0,0
Gen1-Bus39
Gen9-Bus38
Gen8-Bus37
Gen7-Bus36
Gen6-Bus35
Gen5-Bus34
Gen4-Bus33
Gen3-Bus32
Gen2-Bus31
Gen10-Bus30
-10,0
Parte Real
2012
Cond. Punta Inestable
Amortiguamiento 5%
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
36
7
5
0,0
Factor de participación Normalizado
Parte Imaginaria
7
5,0
22
21
18
Actuación sobre el despacho de carga, generador FP medio.
Redespacho de potencia activa Generador 10 - Bus 30
Parte Imaginaria
10,0
5,0
-0,0093; 2,3986
0,3687; 2,2225
0,0
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,3687; -2,2225
-0,0093; -2,3986
-5,0
FP = 0.0878
65.73%
f=0.3817
ξ = 0.0038
-10,0
Parte Real
2012
50
400
0,6
Cri-G10-1141MW
G10-1091MW
G10-791MW
G10-391MW
100
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
G10-991MW
200
Amort. 5%
19
Actuación sobre el despacho de carga, generador FP alto.
Redespacho de potencia activa Generador 9 - Bus 38
10,0
Parte Imaginaria
5,0
0,3687; 2,2225
-0,1553; 2,0587
0,0
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
-0,1553; -2,0587
0,4
0,6
0,3687; -2,2225
-5,0
FP = 0.3658
17.84%
f=0.3277 Hz.
ξ=0.07522
-10,0
Parte Real
2012
Cri-G9-1121MW
G9-971MW
50
G9-1071MW
G9-1021MW
G9-921MW
Amort. 5%
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
20
Actuación sobre los parques eólicos.
Redespacho de potencia parques eólicos- buses 14,16,17
Parte Imaginaria
10,0
5,0
-0,2119; 2,4841
0,3687; 2,2225
0,0
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,3687; -2,2225
-0,2119; -2,4841
-5,0
80.0%
f=0.3537 Hz.
ξ=0.1637
-10,0
Parte Real
2012
Cri-WP-750MW
WP-400MW
0,6
50
250
WP-700MW
100
WP-150MW
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
WP-600MW
200
Amort. 5%
21
ESTABILIDAD Y AMORTIGUAMIENTO DE OSCILACIONES EN SISTEMAS
ELÉCTRICOS CON ALTA PENETRACIÓN EÓLICA
1: Introducción.
CONTENIDO
2: Fundamentos teóricos.
3: Estabilidad de pequeña señal de un sistema
eléctrico con parques eólicos.
4: Estabilidad de sistemas eléctricos mediante
estabilizadores eólicos.
5: Aplicación del estabilizador eólico al sistema
Peninsular Español.
6: Estabilizadores de potencia.
7: Coherencia en sistemas interconectados AC.
.
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
22
Descripción del estabilizador eólico de sistemas eléctricos.
Desviación de
frecuencia eléctrica
PUNTO DE CONEXIÓN A LA RED
ELÉCTRICA
Δω
Ppssw
X
Potencia Extraída
del Viento
Pm
Tm
1/wr
+
Pref
Tref
-
1/w
r
-
A
+
Pw
Kw
Estabilizador
Eólico
Control de
velocidad
1/J
Angulo de paso de pala
wr
Control de
Paso de pala
PSS → desacoplamiento entre par y velocidad → rapidez de control del par
P pssw   Δωk
Pw
Pref  Pw (1  Δωk
New England → Análisis
Peninsular → Práctico
2012
w
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
w
)
23
Análisis de pequeñas señal con estabilizadores eólicos.
1. Caso amortiguado.
2. Caso poco amortiguado.
8
10
37
30
25
29
26
28
27
2
24
17
18
Kw
3
1
39
6
Kw
15
4
5
19
7
23
20
10
11
33
8
31
2
4
34
32
3
Pequeña señal → Autovalores
2012
22
21
12
6
13
9
9
35
14
Kw
1
38
16
5
36
7
Gran señal → Perturbaciones
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
24
Análisis de pequeñas señal con estabilizadores eólicos.
Autovalores
Autovalores
10,0
5,0
0,0
-2,0
-1,8
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
Parte Imaginaria
Parte Imaginaria
10,0
5,0
0,0
-2,0
-1,8
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
-5,0
-5,0
-10,0
-10,0
Parte Real
Caso base
Caso amortiguado
Parte Real
Caso base
Caso poco amortiguado
Amortiguamiento 5%
Amortiguamiento 5%
Efecto de la ganancia del estabilizador eólico en los autovalores
Efecto de la ganancia del estabilizador eólico en los autovalores
10,0
5,0
0,0
-2,0
-1,8
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
Parte Imaginaria
Parte Imaginaria
10,0
5,0
0,0
-2,0
-1,8
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
2012
G=30
G=60
G=120
0,2
0,4
0,6
-10,0
-10,0
Sin estabilizador eólico
0,0
-5,0
-5,0
Parte Real
-0,2
Amortiguamiento 5%
Parte Real
Sin estabilizador eólico
G=30
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
G=60
G=120
Amortiguamiento 5%
25
Estudio de estabilidad transitoria con estabilizadores eólicos.
8
10
1. Caso amortiguado.
2. Caso poco amortiguado.
37
30
25
29
26
28
27
2
18
3
1
Kw
16
F4
15
4
39
38
9
35
14
5
19
7
23
20
10
11
22
21
12
6
13
33
8
9
F24
6
Kw
Kw
1
24
17
31
2
4
34
32
3
5
36
7
Intensidades grandes, Aceleración de los generadores, Pérdida de elementos del sistema
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
26
Estudio de estabilidad transitoria.
8
Falta en el nudo 4 - Caso amortiguado
10
1
37
30
25
29
26
28
27
2
18
3
1
Kw
39
150 ms
15
4
9
35
14
5
22
21
12
6
19
13
7
23
20
10
33
8
31
2
Topología de la red igual
2012
6
Kw
11
9
38
16
F4
Kw
1
24
17
4
34
32
3
5
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
36
7
27
Falta en el nudo 4, caso amortiguado sin estabilizadores eólicos.
Potencia de salida en los parques eólicos
Coincide
ΔV
Pref independiente de las condiciones de red
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
28
Falta en el nudo 4, caso amortiguado sin estabilizadores eólicos.
Tensión de salida en los parques eólicos
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
29
Falta en el nudo 4, caso amortiguado con estabilizadores eólicos.
Potencia de salida en los parques eólicos
G=0
G = 30
G = 60
G = 120
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
P=f(Kw)
>Kw→>ξ
>Kw→>Osc
Ec rotor
30
Falta en el nudo 4, caso amortiguado con estabilizadores eólicos.
Tensión de salida en los parques eólicos
G = 30
G = 60
G=0
G = 120
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
31
Falta en el nudo 4, caso amortiguado con estabilizadores eólicos.
Flujo de potencia entre áreas
G=0
G=30
G=60
G=120
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
K=0
G1 otra área
T=2.1 seg.
f = 0.48 Hz.
>Kw→>ξ
32
Descomposición modal.
p/ 2
μ(t) 
Solución apropiada:
A
α
j
e
β jt
Respuestas transitorias
estabilizan en el t
j 1
Coeficientes desconocidos
p 1

ξk D
k 1
μ(t)  0  t
k 1
q
μ(t) 

β t
α j e j sen( ω j t)
SE conducido por
fuerzas osc. cont
j 1
Operador diferencial
p/ 2
μ(t) 

α j sen( β j t  φ j )
Combina comportamiento
transitorio y periódico
j 1
Mínimos cuadrados -Error de observación aleator.
-Errores Gaussianos
-Estiman parámetros min Err2
y i   (t i )   i
 y i  μ(t i ) 
2
Cuantificar amortiguamiento antes y después (PSS)
Términos exponenciales y sinusoidales amortiguados
2012
Prony
p/ 2
μ(t) 
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"

α je
β jt
(λ  Cov .)
j 1
33
Descomposición modal flujo de potencia entre áreas.
Oscilaciones de potencia
para diferentes ganancias
G = 120
GG
==
600= 30
G
FALTA EN NUDO 4 (Caso Amortiguado)
Oscilaciones entre áreas New England-Generador 1
120
0,1873
Ganancia
60
0,1590
30
0,1491
0
0,0000
Componente fundamental
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
0,1439
0,0500
0,1000
0,1500
0,2000
Amortiguamiento
34
Estudio de estabilidad transitoria.
8
Falta en el nudo 4 - Caso poco amortiguado
10
2
37
30
25
29
26
28
27
2
18
3
1
Kw
39
150 ms
15
4
9
35
14
5
22
21
12
6
19
13
7
23
20
10
33
8
31
2
Topología de la red igual
2012
6
Kw
11
9
38
16
F4
Kw
1
24
17
4
34
32
3
5
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
36
7
35
Falta en el nudo 4, caso poco amortiguado con estabilizadores
eólicos.
Flujo de potencia entre áreas
Inestable→4s
G>60→Estable
G=0
G=30
G=60
G=120
FALTA EN NUDO 4 (Caso Poco Amortiguado)
Oscilaciones entre áreas New England-Generador 1
Ganancia
120
0.1148
60
0.0913
30
0.0893
0
0.0000
0.0629
0.0200
0.0400
0.0600
0.0800
0.1000
0.1200
0.1400
Amortiguamiento
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
36
ESTABILIDAD Y AMORTIGUAMIENTO DE OSCILACIONES EN SISTEMAS
ELÉCTRICOS CON ALTA PENETRACIÓN EÓLICA
1: Introducción.
CONTENIDO
2: Fundamentos teóricos.
3: Estabilidad de pequeña señal de un sistema
eléctrico con parques eólicos.
4: Estabilidad de sistemas eléctricos mediante
estabilizadores eólicos.
5: Aplicación del estabilizador eólico al sistema
Peninsular Español.
6: Estabilizadores de potencia.
7: Coherencia en sistemas interconectados AC.
.
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
37
Sistema Peninsular Español.
Elevada capacidad de generación eólica
Oscilaciones clave para estabilidad
220 kV
España
11.5% Demanda
400 kV
Protecciones desconectan
Interconexiones
Media Europea
Cumbre Barcelona 2002
Reducida capacidad
de interconexión UCTE
3.5% Capacidad de generación
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
38
Aplicación del estabilizador eólico al sistema Peninsular Español.
20000 MW EÓLICOS
INSTALADOS
75%→25%
V<85%
Punta- invierno 2011 línea de doble circuito
por Gerona. Importación inicial de potencia
desde Francia asciende 1500 MW.
2012
REPARTO HOMOGENEO DE
VIENTO
GENERAN 80% DE LA
POTENCIA INSTALADA
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
39
Cortocircuito en la zona del Levante.
Nudo: 400 kV
577MW
20 PE
Zona del Levante
G=32
G=8 G=0
Flujo de potencia entre
áreas Francia-España
Protección de mínima tensión
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
40
Cortocircuito en la zona del Levante.
ΔPp→ Caída de tensión → Limitación de la corriente en los convertidores
G=32
FALTA EN LEVANTE
Interconexión Francia-España
Ganancia
32
0,2680
8
0,1800
0
0,1420
0,0000
0,0500
0,1000
0,1500
Amortiguamiento
0,2000
0,2500
0,3000
Producción de 5 parques eólicos
5 zonas del Sistema Peninsular
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
41
Cortocircuito en la zona Central.
400 kV
1119 MW
45 PE
G=0
G=32
G=8
Zona Central
Flujo de potencia entre
áreas Francia-España
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
42
Cortocircuito en la zona Central.
G=32
Producción de 5 parques eólicos
FALTA EN LA ZONA CENTRAL
Interconexión Francia-España
Ganancia
32
0,4310
16
8
0
0,0000
0,2360
0,1840
0,1480
0,1000
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
Amortiguamiento
Resultados satisfactorios → Los parques pueden amortiguar
2012
Escuela Politécnica Nacional "Dr. Carlos Gallardo"
43
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Dr. CARLOS GALLARDO
Campus Universitario
Edificio Ingenierìa Eléctrica
Ladrón de Guevara E11-253
Quito-Ecuador
Apartado 17-12-866
17-01-2759
Fax: (593-2) 567848
[email protected]
2012
f – Conexiones fuertes
Generación distribuida
Normativa de conexión (Grid Code)
v – FACTS
Normativa de Conexión
(Grid Code)
δ adición de una señal de modulación y control suplementario
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Introduction