Análisis estático de sistemas eléctricos

Transcripción

1 Análisis estático de sistemas eléctricos APLICACIÓN DEL FLUJO DE CARGAS AL ANÁLISIS DE CONTINGENCIAS Permite evaluar el grado de seguridad de un sistema eléctrico, conociendo las consecuencias sobre el sistema de la pérdida de diferentes elementos (contingencia). Tipos de contingencias: fallo simple o pérdida de un elemento del sistema (criterio N-1) fallo doble o pérdida simultánea de dos elementos del sistema (criterio N-2) Implica realizar un flujo de cargas completo para cada una de las contingencias seleccionadas, para evaluar el estado del sistema tras cada contingencia. Análisis estático de sistemas eléctricos 2 1

2 Enfoque actual de los programas comerciales 1. Realizar una preselección de contingencias en base a un criterio aproximado (flujo de cargas en continua). 2. Analizar en detalle las contingencias más problemáticas mediante un flujo de cargas en alterna (normalmente desacoplado rápido por su mayor velocidad). Análisis estático de sistemas eléctricos 3 Algoritmos de preselección de contingencias Establecen una clasificación de las contingencias en orden descendiente de severidad, según un índice de severidad que refleja el nivel de carga de líneas y transformadores tras un determinado evento. Cálculo de los factores de distribución, que proporcionan para cada contingencia el incremento unitario de potencia en cada línea o transformador (flujo de cargas en continua). El estado de carga de un elemento tras un evento determinado viene dado por el producto del factor de distribución correspondiente y la potencia que transportaba la línea o transformador antes del fallo. De igual forma se definen los factores de distribución para fallos de generadores y grandes consumidores. Análisis estático de sistemas eléctricos 4 2

3 Análisis basado en factores de distribución (I) Según el flujo de cargas en continua, la potencia inyectada en un nudo i es: δi δk pi x Matricialmente: Se puede obtener una relación lineal entre los flujos de potencia en líneas y transformadores P f y las potencias inyectadas en los nudos: S es la matriz de sensibilidades entre los flujos de potencia y las potencias inyectadas en los nudos. k P = Bδ P S P f = ik Análisis estático de sistemas eléctricos 5 Análisis basado en factores de distribución(ii) 0 Los nuevos Pf = S [ Pflujos + P] = Pde f + Spotencia P tras un cambio en las potencias inyectadas en los nudos serán ρ P δ δ = = = S P x i i mn m n mn mni, Los factores i de distribución mn de la potencia activa inyectada en los nudos se definen como el Análisis estático de sistemas eléctricos 6 3

4 Análisis basado en factores de distribución(iii) Los factores de distribución dependen únicamente de la topología de la red, por lo que pueden ser calculados previamente. i i Pmn = ρmn Pi El cambio de potencia en el elemento mn ante un fallo en un generador localizado ji 1 j i en el nudo γ = i se obtendrá: i i j i j Si Ptoda mn = ρmn la generación Pi ρmnγji Pperdida i = Pi ρes mn asumida ρmnγji por j i j i el generador de referencia: Análisis estático de sistemas eléctricos 7 Actividades en PSS/E: DCLF: Flujo de cargas en continua + una contingencia. DFAX: Cálculo de factores de distribución. RANK: Ranking de contingencias. OTDF: Informe con los factores de distribución. DCCC: en continua (flujo de cargas en continua). ACCC: en alterna (flujo de cargas en alterna). Análisis estático de sistemas eléctricos 8 4

5 DCLF Solución e informes del flujo de cargas en continua. Permite evaluar una contingencia sobre el caso base. Se puede especificar el vector de tensiones (argumentos) que se desea guardar una vez ejecutado: Las tensiones originales. La solución obtenida en el caso base con el flujo de cargas en continua. La solución obtenida tras la evaluación de la contingencia con el flujo de cargas en continua. Análisis estático de sistemas eléctricos 9 DFAX DFAX es un preprocesador para el análisis de contingencias. Procesa la información de: Subsystem description file (SUB) Monitored element data file (MON) Contingency description file (CON) En continua, calcula los factores de distribución y los almacena en un fichero binario (DFX). En alterna, no es necesario calcular los factores de distribución. SUB MON CON DFAX DFX Análisis estático de sistemas eléctricos 10 5

6 Subsystem description data file (SUB) Fichero opcional con extensión.sub Permite especificar diferentes subsistemas del sistema eléctrico sobre el cual se va a desarrollar el análisis. Ejemplo: SYSTEM MONITOR6 AREAS 6 10 SYSTEM WEST BUSES SUBSYSTEM CONT2 JOIN AREA 2 KVRANGE SUBSYSTEM '220KV' KV 220 Áreas 6 a 10 inclusive Nudos 3001 a 3008 inclusive Se puede utilizar System o Subsystem JOIN define los elementos del área 2 cuya tensión está entre 230 y 500 kv inclusive (representa la intersección) Subsistema correspondiente al nivel de tensión de 220 kv Análisis estático de sistemas eléctricos 11 Monitored element data file (MON) Fichero obligatorio con extensión.mon Permite indicar los elementos del sistema que se han de comprobar para la detección de problemas de sobrecargas y tensiones derivados de cada contingencia. Puede comprobar: Una línea o transformador Grupo de ramas (todas, por subsistema,...) Interconexiones Grupos interface (niveles de ramas individuales o grupos) Límites de tensión (por subsistema, inferior y superior en pu) Desviación de tensión (por subsistema, - u y + u en pu) Análisis estático de sistemas eléctricos 12 6

7 Ejemplo de fichero MON MONITOR ALL BRANCHES MONITOR VOLTAGE RANGE SUBSYSTEM '220KV' MONITOR BRANCHES MONITOR LINES IN AREA 1 MONITOR INTERFACE WEST RATING 200 MW MONITOR INTERFACE EAST RATING 350 MW MONITOR TIES FROM AREA 1 TO AREA 2 Interface EAST son todas las interconexiones desde el área 1 al área 2. Análisis estático de sistemas eléctricos 13 Contingency description data file (CON): Fichero obligatorio con extensión.con Contiene la descripción de las contingencias que se van a considerar en el análisis. Ejemplo: SINGLE BRANCH IN SUBSYSTEM 220KV SINGLE LINE IN AREA 1 CONTINGENCY EASTLINE1 TRIP LINE FROM BUS 3004 TO BUS 152 CONTINGENCY TRIP1NUCLEAR REMOVE UNIT 1 FROM BUS 101 DISPATCH bus bus bus Indica cómo se reparte la unidad eliminada entre las otras disponibles. Si no se especifica nada, lo asume todo el nudo balance. Análisis estático de sistemas eléctricos 14 7

8 DCCC Emplea flujo de cargas en continua para analizar las contingencias. Permite definir múltiples contingencias. Proporciona dos tipos de informes sobre los elementos incluidos en el fichero MON: Summary: Lista de todos los elementos sobrecargados por encima de la capacidad seleccionada (A, B ó C). Full Output Loading Table: Tabla con la potencia en MW y el porcentaje de carga de todos los elementos, resaltando los que están sobrecargados. El usuario puede elegir si se parte de un caso base resuelto en continua o alterna. P post contg = P caso base (DC ó AC) + P contg Análisis estático de sistemas eléctricos 15 ACCC Utiliza el flujo de cargas en alterna (FNSL o FDNR) para analizar las contingencias. Permite realizar ajustes automáticos. Distintos tipos de informes (similares a DCCC) Posibilidad de elegir el formato de salida (hoja de cálculo). Posibilidad de aplicar filtros para reducir el tamaño del informe. Permite ordenar la salida para obtener el informe de Capacidad disponible para los elementos revisados. Comprueba la magnitud de las tensiones en los nudos de los subsistemas seleccionados. Análisis estático de sistemas eléctricos 16 8

9 ACCC Maneja tres ficheros: Distribution factor data file (fichero con extensión.dfx): contiene los datos de partida para realizar el análisis de contingencias (obtenido mediante DFAX). Contingency output file (fichero con extensión.acc): fichero binario donde se guardan los resultados del análisis. Load Throwover data file (fichero opcional con extensión.thr): permite indicar el bus al cual se debe mover la carga de otro bus, en caso de quedar aislado como consecuencia de una contingencia. Análisis estático de sistemas eléctricos 17 9