1. Definición y tipos de estabilidad

Transcripción

1 EXPERIENCIAS DEL COES-SINAC SINAC EN EL CONTROL DE PROBLEMAS DE ESTABILIDAD DEL SEIN Ing. Roberto Ramírez A. División de Evaluación Lima, 20 de Agosto de Definición y tipos de estabilidad 1.1Estabilidad de un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) Propiedad del SEP que le permite permanecer en un estado de operación en equilibrio, bajo ciertas condiciones, y recuperar un nuevo estado de equilibrio aceptable, después de haber sido sometido a una perturbación. 1

2 1.2 Clasificación a. Estabilidad angular Habilidad de un SEP para mantener sus generadores en sincronismo. El problema de estabilidad angular tiene como objetivo el estudio de las oscilaciones electromecánicas en los SEP y las particularidades del torque producido por las máquinas síncronas. b. Estabilidad de la tensión Capacidad del SEP para mantener tensiones estacionarias aceptables en todas las barras, tanto en condiciones normales de operación como después de haber sido sometido a una perturbación. En este caso de estabilidad, el problema es la caída de tensión n que se produce cuando la potencia activa y reactiva fluyen a través de la reactancia inductiva asociada con la red transmisión. n. 2

3 ESTABILIDAD DE SISTEMAS DE POTENCIA Estabilidad Angular Estabilidad de Tensión Dinámica de las maquinas Curva P- Curvas PV/QV Dinámica de las cargas Perturbaciones Estabilidad Transitoria Estabilidad Permanente Métodos de Energía Métodos de Simulación Método de Eigenvalores Colapso de Tensión Medidas para el mejoramiento Estabilizadores (PSS) Compensación Reactiva 2. Estructura del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) 2.1 Sistema de Transmisión El SEIN tiene una estructura radial, con un sistema troncal de transmisión, n, conformado por líneas de 220kV y 138kV que está esparcido en toda la geografía del país. 3

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5 2.2 Unidades de Generación Las características básicas que en principio condicionan los problemas de estabilidad son: la ubicación de la central (reactancia externa) y la constante de inercia. Los controladores (tipo y lógica) deben ser diseñados para garantizar la estabilidad de las unidades de generación. n. a. La ubicación de la central (reactancia externa) Central Malacas (TGN4) Cañón de Pato Aguaytía Ilo 2 San Gabán II Machupicchu Reactancia Externa (pu) Cuadro 1 Reactancias Externas (Tomadas de referencias 3 6) 5

6 b. La constante de inercia La constante de inercia del grupo turbina-generador interviene en el proceso de oscilación de las máquinas síncronas, limitando las variaciones de la velocidad del rotor cuando se rompe el equilibrio entre la potencia mecánica y la potencia eléctrica. P - P =2H m e dw dt 6

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8 2.3 Efectos sobre una condición inicial de operación Utilizando los resultados de un caso base de flujo de potencia (año 2003, máxima demanda en estiaje), se ha calculado el ángulo relativo de los rotores de todas las unidades de generación despachadas. 8

9 2.4 Características estructurales del SEIN Algunas unidades de generación presentan reactancias externas altas y bajas inercias. Algunas unidades de generación operan consumiendo potencia reactiva. 3. Esfuerzos del COES 3.1 Pruebas de Estabilidad del Sistema Eléctrico Peruano tras la puesta en marcha de la Interconexión a 220 kv Socabaya-Mantaro, Setiembre-Octubre 2000 Verificar y documentar eventuales problemas de estabilidad electromecánica de la red peruana interconectada, luego de la operación de la nueva línea del Consorcio Transmantaro y ante diferentes condiciones operativas, con intercambio de potencia entre sistemas. 9

10 3.2 Pruebas de Estabilización de la C.H. San Gabán II (Perú), Informe Cesi N A0/038187, Noviembre 2000 Verificar el comportamiento dinámico de los reguladores de tensión n de los grupos y encontrar los valores más adecuados de los parámetros de control. 10

11 3.3 Pruebas de Estabilidad Permanente en las Centrales San Gabán II, Charcani V e Ilo 2 (4-14 de junio 2002) Verificar experimentalmente el desempeño de los reguladores de tensión y velocidad de los generadores de la C.H San Gabán II, C.H Charcani V y C.T. Ilo 2 y también la estabilidad, particularmente referida a las oscilaciones electromecánicas Maniobra de apertura trifásica de la línea L 1011 La maniobra de apertura trifásica manual de la línea Azángaro-Juliaca (L-1011), se efectuó a las 13:27:48 horas del domingo 09 de junio, con la finalidad de verificar el comportamiento dinámico del sistema con esta configuración n particular de la red, considerada muy critica. Equipos de medición en la C.H. San Gabán II y la C.T. Ilo2. 11

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13 3.4 Pruebas de Estabilidad Permanente en las Centrales Cañón del Pato, Talara y Aguaytía, línea Chimbote-Paramonga (20-29 de noviembre 2002) Pruebas para verificar los desempeños los reguladores de tensión y velocidad de los generadores, asi como la determinación n de la capacidad de transporte por estabilidad permanente de la línea Chimbote-Paramonga L

14 4. Logros y Tareas Pendientes El conocimiento de los problemas de estabilidad del SEIN. Se ha elaborado y validado la base de datos y el modelo dinámico del SEIN. Estudio de Estabilidad Permanente del SEIN. Estudio de Compensación Reactiva del SEIN. Referencias bibliográficas [1]Kundur, P, Power System Stability and Control, EPRI, 1998 [2]Base Datos del SEIN [3]Pruebas de estabilidad del Sistema Eléctrico Peruano tras la Puesta en Marcha de la interconexión a 220 kv Socabaya-Mantaro, informe CESI N A0/038189, Setiembre-Octubre

15 Referencias bibliográficas (Cont...) [4]Pruebas de estabilización de la central de San Gabán (Perú), Informe Cesi N A0/038187, Noviembre [5]Centrales Hidroeléctricas San Gabán II y Charcani V, Central Termoeléctrica ILO 2, Pruebas de Estabilidad Permanente, Informes CESI N A2/021260, A2/ y A2/ Octubre Referencias bibliográficas (Cont...) [6] Central Hidroeléctrica Cañón del Pato y Centrales Termoeléctricas Malacas y Aguaytía, Pruebas de Estabilidad Permanente, Informes CESI N A2/040660, A2/ y A2/ Diciembre