Simulador Interactivo para Sistemas de Generación Distribuida Basados en Energías Renovables

Transcripción

1 Simulador Interactivo para Sistemas de Generación Distribuida Basados en Energías Renovables M.C. Rafael Peña Gallardo Dr. J. Aurelio Medina Ríos Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Facultad de Ingeniería Eléctrica División de Estudios de Posgrado

2 Contenido Definición de Simulación Importancia de la Simulación Simulador: DGIS Pantalla Principal Técnicas Computacionales Caso de Estudio Ventajas sobre Software Similar Conclusiones 2

3 Definición de Simulación Simulación es el proceso de diseñar y desarrollar un modelo computarizado de un sistema complejo del mundo real y conducir experimentos con este modelo con el propósito de entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias con las cuales se puede operar el sistema a través de diferentes periodos de tiempo. 3

4 Importancia de la Simulación A través de las simulaciones, se puede estudiar y analizar los efectos de cambios internos y externos sobre el sistema. Mediante simulación se puede tener un mejor entendimiento del sistema y por consiguiente, sugerir estrategias que mejoren la operación y eficiencia del sistema. En una simulación se puede controlar variables de interés y ver como influyen en el sistema. 4

5 Simulador: DGIS DGIS es un simulador interactivo diseñado para estudiar y analizar el comportamiento de Sistemas de Generación Distribuida basados en Energías Renovables. El nombre DGIS proviene de las siglas en ingles: Distributed Generation Interactive Simulator (Simulador Interactivo de Sistemas de Generación Distribuida). 5

6 Descripción del Simulador DGIS esta siendo desarrollado en el lenguaje de Programación Visual C#. La idea es crear una plataforma de simulación gráfica, fácil de usar y con la posibilidad de que el usuario pueda incluir nuevos modelos en el simulador. Actualmente contiene modelos de: cargas, fuentes, máquinas eléctricas, líneas de transmisión, transformadores, turbinas eólicas y paneles fotovoltaicos. 6

7 Pantalla Principal Figura 1. Pantalla Principal del Simulador DGIS 7

8 Pantalla Principal Figura 2. Ventana de Configuración Figura 3. Presentación de los Resultados 8

9 Técnicas Computacionales a) Programación Orientada a Objetos: Con la aplicación de esta técnica computacional, cada modelo es tratado como un objeto, el cual debe tener características bien definidas. Además, los objetos son tratados como bloques funcionales, los cuales pueden interconectarse entre sí, generando un sistema de cualquier complejidad deseada. 9

10 Figura 4. Objeto dentro del Simulador Figura 5. Conexión entre dos Bloques Figura 6. Diagrama de Flujo 10

11 Técnicas Computacionales b) Programación en Paralelo El objetivo de la utilización de técnicas de programación en paralelo, es reducir el tiempo de simulación. Debido a los avances en los nuevos microprocesadores de computadoras personales, es necesario tomar ventaja de los nuevos sistemas de computo con capacidad de procesamiento en paralelo. 11

12 Time (sec) Relative Efficiency Figura 7. Sistema de Prueba 600 Simulation Time 640 Wind Turbines Processor 2 Processors 3 Processors Processors 5 Processors Processors 7 Processors Processors Number Of Wind Turbines Number of Processors Figura 8. Tiempos de Simulación Figura 9. Eficiencia Relativa 12

13 Técnicas Computacionales c) Acercamiento Rápido al Estado Estacionario Técnica útil basada en un Método Newton de Extrapolación al Ciclo Límite, que ayuda a encontrar de manera rápida el estado estacionario de un sistema. Figura 10. Ciclo Límite 13

14 Reactive Power, VA Reactive Power, VA Figura 11. Sistema de Prueba 15 x x x 104 (a) 10 5 Computations of x Steady State (a) 15 x Fault Computations of x Steady State t (b) Time, sec t (b) Time, sec Figura 12. Potencia Reactiva (Arranque) Figura 13. Potencia Reactiva (Falla Trifásica) 14

15 Caso de Estudio: Figura 14. Diagrama Unifilar 15

16 Caso de Estudio: Figura 15. Corriente en el Estator Figura 16. Corriente en el Rotor 16

17 Caso de Estudio: Figura 17. Velocidad Figura 18. Par Electromagnético 17

18 Ventajas sobre Software Similar La mayoría de los programas computacionales comerciales cuentan con muchas de las características descritas de DGIS, pero cuentan con la desventaja de que muchas veces no se puede tener acceso a los modelos, ni modificar los algoritmos que vienen incluidos, además de que los costos de las licencias pueden ser excesivos. DGIS está diseñado para ser de fácil uso, para que el usuario pueda agregar nuevos modelos y para el código fuente del programa sea adaptado a las necesidades del usuario. 18

19 Conclusiones El programa computacional DGIS, así como sus principales características han sido descritas en detalle. Se ha descrito de manera general las técnicas computacionales eficientes incluidas en este programa. Casos de estudio de la aplicación del programa han sido presentados. Además de que se ha presentado una comparación entre los resultados obtenidos con los de la librería Power System toolbox incluida en el programa comercial Simulink, de Matlab. 19

20 Fin de la Presentación Gracias por su atención! 20