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Nº Tesis: 72
 
 
Esquema adaptable de separación controlada en islas para sistemas eléctricos de potencia
 
 
Autor:  Ing. Nelson Victoriano Granda Gutierrez
 
 
Nacionalidad:  Ecuatoriano
 
 
Fecha de defensa oral:  17/12/2015
 
 
Jurados:  José Luis Rueda Torres, Delft University of Technology, Países Bajos Francisco F. Garcés, UNSJ
 
 
Beca:  DAAD Programa regional
 
 
Estadía en el exterior
 
 
Período: 
 
 
Lugar:  ,
 
 
Resumen:
 
 
Actualmente, la industria eléctrica juega un papel preponderante en el desarrollo de la sociedad. Las consecuencias derivadas del colapso del sistema eléctrico de potencia (SEP) afectan directamente a los sistemas de transporte y comunicaciones, de producción y transporte de petróleo, gas y agua, así como servicios financieros y bancarios, que cada día dependen más de la red eléctrica para energizar y controlar sus operaciones. Este hecho muestra la importancia de contar con un sistema eléctrico capaz de entregar la energía necesaria de forma económica, segura y con niveles de calidad y confiabilidad adecuados. Debido a la importancia estratégica de los SEP es necesario planificar y desarrollar mecanismos que permitan mejorar su seguridad y reducir el riesgo de un colapso. En años recientes, se ha puesto mucho énfasis en desarrollar una red eléctrica inteligente y flexible, capaz de auto curarse y auto organizarse a nivel local, con el fin de detener los disturbios y minimizar su impacto. En este sentido, una de las principales habilidades o acciones de control a desarrollar es la reconfiguración adaptable de la red eléctrica, creando islas auto-suficientes más pequeñas, con el fin de evitar el colapso del SEP.
La actual tecnología de medición sincrofasorial (PMU), ha dado lugar al desarrollo de Sistemas de Medición de Área Extendida (WAMS) que entregan una visión completa del estado dinámico del SEP. El periodo de muestreo de estos dispositivos permite el desarrollo de algoritmos de evaluación y control en tiempo real que anteriormente eran imposibles de implementar. Es así que el presente trabajo de investigación, haciendo uso de los WAMS, desarrolla una nueva metodología para el diseño de un Esquema de Separación Controlada en Islas (ESCI) capaz de adaptar su respuesta a las condiciones presentes en la operación en tiempo real y que presenta mejoras técnicas respecto a los ESCI en servicio. El ESCI adaptable propuesto determina el número de islas a formar, los vínculos de transmisión a ser abiertos y los requerimientos de deslastre de carga y/o generación necesarios de implementar para asegurar la supervivencia de las islas recién formadas.
En la primera etapa de la metodología propuesta, las mediciones obtenidas de los WAMS son analizadas mediante un algoritmo de agrupamiento capaz de determinar, de manera autónoma y en tiempo real, el número y composición de grupos de generadores coherentes presentes en el SEP. Como segunda etapa, a través de un algoritmo recursivo de cálculo basado en el concepto de mínima distancia eléctrica entre generadores y cargas se determinan las islas eléctricas en que debe separarse el sistema. Dentro del proceso recursivo, se incluye una restricción de desbalance de potencia activa en cada isla, que se establece en base a la desviación máxima de la frecuencia en estado estable y transitorio; con este fin, se emplea un modelo equivalente reducido del sistema de control potencia - frecuencia de cada isla. Finalmente, se determina la cantidad y ubicación de generación y/o carga a deslastrar para mantener la frecuencia dentro de los límites especificados por el usuario y evitar la presencia de vínculos sobrecargados.
A través de varios casos de estudio, se muestra la superioridad del ESCI propuesto respecto de un ESCI tradicional, su eficacia para evitar el colapso del SEP adaptando su comportamiento a la condición operativa y su capacidad para determinar medidas de control que permitan asegurar la supervivencia de cada una de las islas formadas.
La presente investigación representa un cambio de paradigma en la forma como se diseña un ESCI, resaltando aspectos como adaptabilidad frente a las condiciones de operación presentes en tiempo real. Además, el uso de tecnología de avanzada (WAMS-PMU) permite el desarrollo y aplicación de técnicas y algoritmos novedosos para la resolución del problema, tanto al separar el sistema en las islas, como al asegurar la supervivencia de cada una.