Estabilidad y Control de Sistemas Modernos de Potencia

Los temas a desarrollar en este curso son: Tema 1: Introducción a dinámica y estabilidad de sistemas de potencia (0.5 h) Clasificación de estabilidad en sistemas de potencia Escala de tiempo de fenómenos en sistemas de potencia Estabilidad transitoria de ángulo (o rotor) Estabilidad de pequeña señal de ángulo Estabilidad de tensión Estabilidad de frecuencia Tema 2: Modelado de líneas, transformadores y cargas no rotativas (1.5 h) Parámetros de líneas de transmisión Modelo Pi de línea corta, mediana y larga Modelado de transformadores de dos y tres devanados Modelo Pi de transformadores con derivaciones Modelado y simulación de cambiador de derivaciones bajo carga Modelado y simulación de cargas estáticas (exponencial y ZIP) y dinámicas Tema 3: Modelado y simulación de la máquina sincrónica (como generador) (5 h) Ecuaciones y suposiciones del modelo de la máquina sincrónica Devanados e inductancias de la máquina sincrónica Transformación de Park y modelo en variables d, q, 0. Sistema en p.u. aplicado a parámetros de la máquina sincrónica en variables d, q, 0 Expresión del par eléctrico de la máquina sincrónica Dinámica del movimiento del rotor - 2da Ley de Newton, par de aceleración de rotor Obtención de constante de inercia (en s) y su interpretación física Modelo completo de máquina sincrónica para estudios de estabilidad Cálculo de inductancias y constantes de tiempo transitoria y subtransitoria Modelos simplificados del generador y sus requerimientos de información Uso de constante de amortiguamiento en ecuación de oscilación de generador Simulación de generador ante perturbación (modelos de 6to, 5to, 4to, 3er orden) Modelado y simulación de saturación del generador (método de 2 puntos) Curvas de capacidad de generadores síncronos Tema 4: Modelado y simulación de la máquina asíncrona (como motor) (1 h) Ecuaciones y suposiciones del modelo de la máquina asíncrona Transformación de Park y modelo en variables d, q, 0 Valores típicos de modelos de motor Expresión de par eléctrico (y potencia convertida a mecánica) Dinámica del movimiento del rotor Modelado de par mecánico de motores Modelo de motores en estudios de estabilidad Modelos simplificados de motores y requerimientos de información Simulación de motor de inducción trifásico ante perturbación Tema 5: Modelado y simulación de la red usando aproximación cuasi-senosoidal (0.5 h) Creación de la matriz de admitancias Marcos de referencia giratorios: sincrónico o basado en centro de inercia (COI) Integración de generadores y cargas a la red Modelo completo de la red y sus inyectores Evaluación corta 1. Tema 6: Modelado y simulación de sistemas de excitación de generadores (1.5 h) Funciones de AVR y excitadores Modelo de sistema de excitación Tipo DC Modelo de sistema de excitación Tipo AC Modelo de sistema de excitación Tipo ST Modelos genéricos y simplificados de sistemas de excitación Estabilizadores de sistemas de potencia (PSS) Limitadores de sobreexcitación Limitadores de subxcitación Tema 7: Modelado y simulación de turbinas y reguladores de velocidad (1 h) Modelado de turbinas térmicas Modelado de reguladores de velocidad de unidades térmicas Modelado de turbinas hidráulicas Respuesta de turbinas hidro a perturbación: sistema de fase no mínima Modelado y simulación de reguladores de velocidad de unidades hidro Tema 8: Estabilidad transitoria de ángulo (5 h) Simplificación del modelo del generador sincrónico (modelo clásico) Criterio de áreas iguales para análisis de estabilidad transitoria de generador contra barra de potencia infinita Tiempos críticos de liberación de fallas Extensión de criterio de áreas iguales para fallas asimétricas Extensión del concepto a sistemas multi-máquina Simulación de sistema multi-máquina sujeto a grandes perturbaciones para evaluación de tiempos críticos, grupos coherentes de generadores, entre otros. Medidas para mejorar estabilidad transitoria de ángulo Tema 9: Estabilidad de pequeña señal (de ángulo) (5 h) Caso de máquina conectada a barra de potencia infinita Modelo no lineal y modelo linealizado del sistema Diagrama de bloques de modelo linealizado Análisis de estabilidad a partir de función de transferencia (lugar de las raíces) Análisis de pequeña señal en sistemas grandes de potencia (multi-máquina) Matrices A, B, C y D del modelo linealizado del sistema multi-máquina Introducción a métodos de Lyapunov Análisis modal (autovalores y autovectores) Factores de participación Clasificación de modos de oscilación Simulación de estabilidad/inestabilidad de pequeña señal Uso y sintonización de estabilizadores de sistemas de potencia Tema 10: Estabilidad y control de tensión (3 h) Control de tensión en sistemas de potencia Fundamentos de inestabilidad de tensión Estabilidad de corto alcance (elementos que intervienen) Estabilidad de largo alcance (elementos que intervienen) Efecto de cargas en estabilidad de tensión Medidas para mejorar y asegurar estabilidad de tensión Efecto de generación distribuida en estabilidad de tensión Respuesta de la demanda para mejoramiento de estabilidad de tensión Simulación de escenarios de estabilidad/inestabilidad de tensión Evaluación corta 2. Tema 11: Estabilidad y control de frecuencia (2 h) Control primario de frecuencia (estatismo y participación de unidades) Control secundario de frecuencia (corrección de ACE y frecuencia) Simplificación de sistema de potencia para análisis de control de frecuencia Ejemplo de control primario y secundario de frecuencia Estabilidad en sistemas con poca inercia (integración de renovables) Medidas para mejorar y asegurar estabilidad de frecuencia Tema 12: Modelado y simulación de sistemas de generación renovable no convencional y almacenamiento por baterías (4 h) Introducción a generación renovable no convencional Modelado y simulación de generadores eólicos (WT3 y WT4) para estudios de estabilidad según CIGRE Modelado y simulación de plantas fotovoltaicas según CIGRE Modelado y simulación de baterías para estudios de estabilidad según CIGRE Modelos agregados de recursos de energía distribuidos (DER en inglés) para estudios de estabilidad de sistemas de potencia.