Plan de Estudios. : Ingeniería Civil Eléctrica : Sistemas Eléctricos de Potencia Clave : EIE - 450

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José Ramón Aguilar Agüero
hace 6 años
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1 53 Plan de Estudios 1.- Descripción Carrera : Ingeniería Civil Eléctrica Asignatura : Sistemas Eléctricos de Potencia Clave : EIE Créditos : 4 (cuatro) Pre Requisitos : EIE 440 Máquinas Eléctricas Horas Teóricas : 4 (cuatro) Horas Prácticas : Horas Ayudantía : Duración : Un Semestre Unidad Académica : ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA 2.- Objetivos Generales a) El alumno deberá conocer y comprender el modelado para condiciones de operación normal y anormal de un sistema eléctrico de potencia b) El alumno deberá conocer, comprender y desarrollar la habilidad de aplicar las herramientas y algoritmos computacionales para evaluar el comportamiento de un sistema eléctrico de potencia en sus etapas de planificación, diseño y operación. 3.- Objetivos Específicos a) Debe conocer los objetivos y etapas que conforman un sistema eléctrico b) Conocer la importancia técnica y social de le energía eléctrica c) Conocer los distintas formas de generación de energía eléctrica d) Debe ser capaz de deducir y aplicar el modelado de líneas de transmisión e) Conocer el modelo y herramientas de análisis de los sistemas eléctricos de potencia en condiciones balanceadas y desbalanceadas. f) Conocer, comprender y aplicar el modelado y las herramientas computacionales para el análisis de los sistemas eléctricos de potencia en estado estacionario y en estado transitorio g) Conocer las técnicas de control y operación de los sistemas eléctricos

2 Contenido CAPÍTULO 1 INTRODUCCION Importancia de la ingeniería eléctrica desde un punto de vista técnico-social Definición de un sistema eléctrico de potencia (SEP) Niveles de normalizados de tensiones y frecuencia de generación y transmisión de la energía eléctrica Fuentes de generación de energía eléctrica ( convencionales y no-convensionales) Tipos de Centrales y descripción de sus elementos esenciales Definición, tipos de subestaciones y descripción de los elementos principales de una subestación Líneas de transmisión Definición, objetivo, ventajas y desventajas de un sistema eléctrico interconectado Sistemas Interconectados en Chile Métodos de Análisis y herramientas computacionales aplicados en las etapas de Planificación, Diseño y Operación de SEP. CAPTULO 2 LINEAS DE TRANSMISION Introducción: características del aluminio, cobre y acero Resistencia: efecto de la temperatura y de la frecuencia sobre el valor de resistencia Inductancia: cálculo de flujo interno y externo de un conductor, cálculo de la inductancia de una línea monofásica, inductancia de una línea trifásica, Concepto de transposición, Concepto de Distancia y de Radio Medio geométrico, Cálculo de inductancia y reactancia en línea trifásicas aplicando el criterio monofásico Capacidad: Capacidad de una línea monofásica, Diferencia de potencial en una línea con configuración multiconductor, Capacidad de líneas trifásicas, Efecto de la tierra en la capacidad de líneas, Coeficientes de Potencial, Cálculo del perfil de tensión transversal en una línea de transmisión Modelado de líneas cortas, medianas y largas Regulación, eficiencia y parámetros generales de una línea Ondas de tensión y corriente, reflejadas e incidentes, en una línea de transmisión Impedancia característica e impedancia a impulso Capacidad de transmisión, compensación serie y paralela mediante reactores y condensadores. Capítulo 3.- COMPONENTES SIMETRICAS Definición: operador a (general) Fundamentos Matriz directa de conversión y matriz inversa, aplicadas a un sistema desbalanceado trifásico Impedancias de secuencia: de cargas conectadas en estrella y de cargas conectadas en triángulo, de líneas de transmisión, generadores sincrónicos, transformadores Cálculo de potencia Aplicaciones.

3 55 CAPÍTULO 4 MODELADO DE UN SEP EN SISTEMA EN POR UNIDAD (PU) Introducción Diagrama unilineal y Simbología Fundamentos: Ley de Ohm, Ley de Potencia y definición de zonas, procedimiento de cálculo Modelado en pu de circuitos equivalentes a secuencia positiva, negativa y cero de máquinas, líneas cargas y de transformadores y autotransformadores de dos y tres devanados por fase Cambio de base Ventajas y desventajas Aplicaciones CAPÍTULO 5 FORMACIÓN DE LAS MATRICES DE ADMITANCIAS E IMPEDANCIAS DE BARRAS Formación de la matriz Y BUS : por inspección, por transformación directa Algoritmos para la formación de la matriz Z BUS con y sin elementos acoplados Propiedades de la matriz Z BUS CAPÍTULO 6 PROBLEMA DE FLUJO DE CARGA (PFC) Métodos iterativos: Gauss, Gauss-Seidel y Newton Raspón Definición de las variables características de barras Modelado de cargas, fuentes y red para el PFC Definición de barras de carga, de tensión controlada y barra oscilante Métodos iterativos aplicados a PFC: Guass-Seidel y Newton Raspón normal, desacoplado y desacoplado rápido Modelado de transformadores con derivaciones (Tap s) Cálculo de flujos de corrientes en líneas y pérdidas CAPÍTULO 7 CALCULO DE FALLAS Problema General Formación de los circuitos Equivalente Thevenin visto desde el punto de falla, a secuencia, a partir de la matrices Z BUS a secuencias positiva, negativa y cero Falla monofásica a tierra con impedancia de falla Falla Bifásica a tierra con impedancia de falla Falla Bifásica sin tierra con impedancia de falla Falla Trifásica Cálculo de flujos de corrientes y tensiones durante falla Definición de Nivel de cortocircuito en amperes y en Volt-amperes CAPÍTULO 8 CÁLCULO DE FASES ABIERTAS Introducción Problema general Modelado de las mallas de secuencias vistas desde el punto de apertura a partir de Z BUS Cálculo de tensiones y flujos de corrientes para una fase abierta Cálculo de tensiones y flujos de corrientes para dos fases abiertas.

4 56 CAPÍTULO 9 CALCULO DE FALLAS SIMULTANEAS 9.1- Introducción Modelado de las mallas de secuencias a partir de Z BUS Procedimiento Uso de tablas CAPÍTULO 10 ESTABILIDAD Introducción: definición de estabilidad transitoria, dinámica y estacionaria Definiciones de unidades, parámetros Reducción de máquinas de una central o que oscilan juntas, a una máquina equivalente finita Ecuación de oscilación Ecuación potencia-ángulo Criterio de igual área Determinación del ángulo y tiempo crítico de aclaramiento Modelado de un SEP multimáquina Sincronización de los coeficientes de potencia CAPÍTULO 11 OPERACIÓN ECONÓMICA Introducción Distribución de cargas dentro de una Central y entre Plantas La ecuación de pérdidas de transmisión Despacho económico clásico con pérdidas Control automático de la generación Demanda de una unidad Método de solución del problema de demanda de unidad CAPÍTULO 12 MÉTODOS DE ANÁLISIS DE CONTINGENCIA Introducción Método de Z BUS para el análisis de contingencia: contingencia simple y contingencia múltiple Análisis de contingencia por el modelo de corriente continua Reducción del SEP para el estudio de contingencia CAPÍTULO 13 ESTIMACIÓN DE ESTADO Introducción Método de mínimos cuadrados Estadística, errores y estimación Estimación de estado de un SEP La estructura y formación de la matriz Hx CAPÍTULO 14 CONTROL AUTOMATICO DE LA FRECUENCIA Y DE LA GENRACION Introducción Regulación propias del sistema (Coeficiente de amortiguación) Naturaleza de las variaciones de carga Regulación primaria Características de los reguladores de velocidad Regulación secundaria

5 Regulación primaria y secundaria en un sistema multi-máquinas Acción de la regulación secundaria para lograr el despacho económico de generación Regulación en sistemas interconectados 5.- Metodología Didáctica a) Clases expositivas b) Simulación de casos reales para ser modelados y analizados en laboratorio mediante aplicaciones de algoritmos computacionales. c) Realizar una o más visitas a empresas de distribución o generación 6.- Material Didáctico - Proyector para presentaciones en PowerPoint - Pizarra blanca - Proyector de transparencias 7.- Procedimiento Evaluativo Tres certámenes escritos durante el período lectivo 40% Tarea para cada unidad temática 10% Una disertación sobre un tema asignado 10% Examen final Oral 40% 100% 8.- Bibliografía Hadi Saadat, Power System Analysis, McGraw-Hill, John J. Grainger, W.D. Stevenson Jr., Análisis de Sistemas de Potencia, MacGraw- Hill, Wadhwa, C.L., Electrical Power System, John Willey & Sons, 1983 Singh, L.P., Advance Power System Analysis and Design, Halsted Press, 1983 Stagg, G.W and El-Abiad, A. H., Computer Methods in Power System Analysis, MacGraw-Hill Book Company, Knable, A. Electrical Power Systems Engineering, McGraw-Hill Book Company, Glover, J. D. Power System Analysis and Design 2a. Edition, PWS Publishing Company, 1994

6 58 Gönen, T., Electric Power Distribution Systems Engineering, McGraw-Hill Book Company, 1986 Gross, C.A., Power System Analysis, 2a Edition, John Willey & Sons, 1983 Elger, O. I., Electric Energy Systems Theory, 2a Edition, McGraw-Hill Book Company, 1982 Anderson, P. M., Power System Control and Stability, The Iowa State University Press, Jacinto Viqueira Landa, Redes Eléctricas, Partes I, II y III, Representaciones y Servicios de Ingeniería S.A. México Kimbark, E. W., Power System Satbility, Vol I, John Willey & Sons Inc, 1948 Arrillaga, J. Arnold y Fouad,A. A., Computer Modeling of Electrical Power Systems, John Willey & Sons, Inc., 1986 Kirchmayer, L, K., Economic Operation of Power Systems, John Willey & Sons Inc Kundur, P., Power System Stability and Control, McGraw-Hill Book Company, Weedy, B. M., Electric Power Systems, 3a edition, John Willey & Sons Inc., 1979 Wood, A.J. and Wollenberg, B. F., Power Generation Operation and Control, John Willey & Sons Inc, Raúl Saavedra Cossio, Apuntes de Clases de Sistemas Eléctricos de Potencia manuscritos Raúl Saavedra Cossio, Presentaciones en Power-Point de Sistemas Eléctricos de Potencia, (2001).- /mcg.

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