Evaluación de la estabilidad transitoria de sistemas eléctricos de potencia de gran dimensión por el criterio del producto interno

Abstract

RESUMEN:

La estabilidad del sistema eléctrico de potencia es una propiedad muy importante, debido a que es la capacidad del sistema para soportar disturbios y continuar operando adecuadamente. La evaluación de la estabilidad es compleja porque los sistemas tienden a ser de gran dimensión y presentar un comportamiento no lineal. En este trabajo se estudian los criterios de producto interno, los cuales proveen un medio objetivo para determinar la estabilidad o inestabilidad del sistema. Los criterios de producto interno, provienen de los métodos directos de función de energía transitoria, y se aplican de manera sencilla utilizando los resultados de la simulación en el dominio del tiempo del sistema, resultando en un enfoque híbrido en el análisis de la estabilidad angular. De esta manera, se desarrolló en el presente trabajo un programa de evaluación de estabilidad angular escrito en lenguaje Python, que aplica los criterios del producto interno a los resultados de simulación del programa comercial PSS/E ® versión 32, un programa que es capaz de simular grandes redes interconectadas. Además de explicar los conceptos básicos de los criterios del producto interno, se estudia su aplicación en tres sistemas de prueba de diferentes dimensiones, empleando modelos detallados en la representación de los generadores (modelos de quinto y sexto orden para máquinas de polos salientes y polos lisos respectivamente), incluyendo modelos de reguladores automáticos de voltaje. Esto es importante porque en las referencias a nivel mundial los criterios de producto interno principalmente se han aplicado a sistemas con modelo clásico. Los resultados expuestos en este trabajo, indican que la utilización de los criterios de producto interno en la evaluación de la estabilidad angular de sistemas de potencia con modelo detallado es adecuada, ya que presenta resultados con la misma exactitud que que el criterio convencional de separación angular que se emplea comúnmente (y que puede ser diferente para cada sistema de potencia), pero en tiempos de simulación y distancias angulares menores, ahorrando tiempo de simulación.

ABSTRACT:

Stability is a very important property of electric power systems, since it assesses its ability to operate adequately after being subject to a disturbance. Stability assessment is a complex task because systems are large scaled and nonlinear. The present work studies the dot product criteria, which provide objective means to assess power system stability or instability. These criteria, that were derived from the energy function method, are easily applied to the results of time-domain simulation programs, resulting in a hybrid approach to transient stability assessment. In this way, a transient stability assessment digital computer program was developed in Python language, that applies the dot product criteria to the simulation results of PSS/E® version 32, a commercial simulation program capable of simulating large interconnected power systems. Besides explaining the basics of dot product criteria, their application to different test power systems represented by detailed modeling is studied (representing synchronous machines by sixth and fifth order models with automatic voltage regulators). This is an important aspect, since the use of the dot product criteria that has been reported in references all around the world, were mainly applied to systems using the simplified, classical model. The results of the present work show that the application of the dot product criteria to realistic power system models is adequate, since their results are as exact as the ones of the conventional stability assessment criterion that is commonly applied (that is system-dependent), but it detects instability using shorter simulation times and smaller angular distances, thus saving simulation time.