Estudio de estabilidad ante pequeños disturbios y oscilaciones forzadas considerando el impacto de la operación de mercados electricos

Abstract

RESUMEN: A través del mundo, la industria eléctrica ha experimentado cambios, tal como la desregulación del servicio eléctrico, siendo parte de una reestructuración, la cual comienza a promover la competencia entre diferentes compañías encargadas del suministro eléctrico, para mejorar el servicio y reducir los costos de producción de electricidad; buscando ser un sistema óptimo. Esta transformación trae cambios en la forma de planear la operación de un sistema de potencia, la optimización como tema principal implica buscar un punto de operación para que el sistema sea económico, seguro y viable. En un ambiente desregulado, existen formas de tratar de reunir este tipo de características mediante modelos de mercados eléctricos, existen tres tipos de modelos: Modelo Centralizado, Modelo con Contratos Bilaterales y Modelo Híbrido, donde este último combina al mercado centralizado y los contratos bilaterales. No obstante, reunir todas estas características es una tarea complicada que puede poner en riesgo al sistema, por lo tanto la estabilidad es un tema importante a tomar en cuenta, ya que la operación debe ser segura y confiable. Este trabajo de tesis utiliza una solución de Flujos Óptimos de Corriente Directa en un código de programación elaborado en MATLAB®, para mostrar diferentes condiciones de operación en las que puede operar un sistema de potencia de prueba bajo el modelo de mercado centralizado e híbrido, que considera transacciones de potencias producidas por los contratos bilaterales. Además mediante un código de programación elaborado en FORTRAN90 y el programa Power System Toolbox Version 3.0, propone un análisis de planeación, que consiste en realizar un estudio de estabilidad ante pequeños disturbios a los diferentes puntos de operación que se pueden obtener de una dinámica del mercado, ya que la celebración de contratos bilaterales altera los modos de oscilación del sistema, provocando variaciones en amortiguamiento y oscilaciones. Finalmente mediante un código de programación elaborado en MATLAB®, se realiza un estudio de prevención ante la presencia de una oscilación forzada al sistema, mostrando diferentes respuestas y problemas que puede presentar el sistema ante la presencia de este fenómeno en los diferentes puntos de operación obtenidos. Los sistemas de prueba a analizar son: el sistema 9 nodos que consta de 3 generadores y 3 cargas y el sistema de 2 áreas que consta de 4 generadores y 2 cargas. ABSTRACT: Through the world, the electric industry has experienced changes such as the electric utility de-regulation as part of a restructuration, it implies that the electric supply begins to promotes competition over different companies, it mean improving the electrical service and reduces the electricity production costs; searching to be an optimal system. This transformation has brought changes in the way of planning the power systems operation, optimization as a principal subject implies looking for an operation point that assures an economical, safe and feasible system. In a deregulated environment exists ways to meet this kind of features through electric market models, there are three kinds: Centralized Model, Bilateral Contract Model and Hybrid Model, where the last one consist in a combined model between Centralized and Bilateral Contracts. Nonetheless, gather all of features is a complicated task that can yield in risk to the system security, hence stability is an important subject to consider, being that the operation must be secure and reliable. This work of thesis utilizes a Direct Current Optimal Power Flows solution with a MATLAB programming code, to calculate several operating conditions about a test power system, that operates under Centralized and hybrid markets model, which considered power transactions produced by bilateral contracts. A planning analysis is proposed with a programing code elaborated in FORTRAN90 and the program Power System Toolbox Version 3.0, this appraisal develops a small signal stability study under different operational conditions obtained from a market dynamics, as a consequence of celebrating bilateral contracts the oscillations modes of system are changing and therefore variations are produced in damping and frequency oscillations. Finally, by means of a MATLAB programming code, where prevention study is elaborated to presence a forced oscillation within the system, showing different respoes and problems that the system can present, because of phenomenon effect in the several operating conditions obtained. The test systems are: the 9-bus system consisting of 3 generators and 3 loads and the two areas system consisting of 4 generators and 2 loads