ELC 30524 : SISTEMAS
DE POTENCIA II
En esta sección se presenta el material necesario para los participantes
en el curso de Sistemas de Potencia II para estudiantes no graduados en la
carrera de Ingeniería Eléctrica en Potencia.
descripción Descripción
del Curso y objetivos de aprendizaje
ELC-30524 es un curso para
estudiantes no graduados en Sistemas Eléctricos de Potencia. El principal
objetivo de este curso es desarrollar capacidades y destrezas para analizar el
funcionamiento y operación de un sistema de potencia, mecanismos de control del
mismo y las alternativas para su funcionamiento óptimo. Se efectúa énfasis en
las teorías fundamentales, métodos de análisis avanzados, desarrollo conceptual,
y ganando experiencia con la aplicaciones de software de simulación y paquetes
de análisis. Aunque hoy en día los software están muy avanzados, para poder
aplicar correctamente el software e interpretar los resultados debe tener un
buen entendimiento analítico así como un práctico/conceptual " una buena imagen"
de como el sistema de potencia se comporta y de todas las interacciones entre el
equipo y los componentes que componen el sistema.
El sistema de potencia
consiste de cientos o miles de "barras" o nodos, y las ecuaciones de red que
resultan pueden tener miles de variables. Las nuevas complejidades operacionales
impuestas por la desregulación en la industria de servicio eléctrico, los
mayores apagones, y los aspectos de seguridad/confiabilidad, la instalación de
generación distribuida, y la aplicación de FACTS y otros dispositivos de mas
reciente avanzada, han renovado la necesidad mejores y mas desarrollados
análisis, simulación y habilidades de diseño. Este curso provee los fundamentos
de cursos de postgrado. Los tópicos de este curso son cubiertos típicamente en
14 semanas, y el curso es cubierto con el uso de textos, notas del instructor, y
software.
Objetivos Objetivos
del curso
Las personas que aprueben este curso desarrollarán la capacidad necesaria para
analizar el funcionamiento y operación de los sistemas eléctricos de potencia,
los mecanismos para su control y basamentos para la operación optima.
contenido contenido general del curso
A lo largo de este curso de Sistemas de Potencia II se persigue abordar los
siguientes aspectos, incluyentes y no limitativos:
Análisis matricial sistemas eléctricos de potencia, y
calculo de Cortocircuito (CC) simétrico.
Estabilidad: Definición, Clasificación. Análisis de la transitoria en Sistemas de Potencia.
Flujo de Potencia.
Control de Potencia-Frecuencia.
Introducción al despacho económico de carga.
contenido
detallado del curso
Capitulo I. Análisis Matricial de Sistemas de Potencia y Calculo de
cortocircuito simétrico.
Introducción a los métodos matriciales en sistemas de
potencia. Ventajas de los métodos matriciales de corrientes de
cortocircuito en sistemas de potencia. Método de Matriz Admitancia
de barra. Método de Matriz Impedancia de barra. Cálculo de
corrientes de cortocircuito simétrico por medio de la matriz
impedancia de barra. Perfil de voltajes y contribuciones de
corrientes durante un cortocircuito aplicando el método de
impedancia de barra.
Capitulo II. Estabilidad.
Definición de estabilidad transitoria y de régimen permanente.
Ecuación de oscilación de la máquina sincrónica. Criterio de las
áreas iguales para la estabilidad.
Capitulo III. Flujo de Potencia.
Definición de barra para un estudio de flujo de carga. Definición de
barra de potencia infinita. Análisis de Flujo de carga. Método de
Newton-Raphson. Método de Gauss-Seidel.
Capitulo IV. Control de Potencia-Frecuencia.
Reguladores de velocidad. Operación de generadores en paralelo.
Definición y características de sistemas interconectados. Flujo de
potencia en un sistema y su variación ante la frecuencia. Ecuaciones
de potencia .
Capitulo V. Control de Potencia Reactiva-Voltaje
Excitación de los generadores sincrónicos, excitatrices, generación
y absorción de potencia reactiva. Condensadores estáticos,
compensadores sincrónicos. Transformadores. Reguladores.
PLANIFICACIÓN
DEL CURSO
A continuación se presenta el cronograma de actividades prevista en el tiempo
para el curso de Sistemas de Generación Distribuida:
SEMANA
CONTENIDO PROGRAMÁTICO
Modalidad de eval. y Ponderación
Fecha de Evaluación
1
15-20/09
Introducción de los métodos matriciales para calculo de
corrientes de corto circuito
2
22-27/09
Calculo de corriente de cortocircuito simétrico y
contribuciones de cortocircuito; contribuciones y perfil de
tensiones
3
29/09-04/10
Definición de estabilidad transitoria y de régimen
permanente
4
06-11/10
Criterio de áreas iguales I
Examen Parcial 1
25%
Martes
29/01/08
5
13-18/10
Criterio de áreas iguales II
6
20-25/10
Resolución de la evaluación de oscilación del generador
27/10-01/11
Definición de flujo de potencia
7
03-08/11
Método de Newton Raphson, método de
Gauss-Seidel, para el flujo de potencia
Examen Parcial 2
25%
Martes
26/02/08
8
10-15/11
Determinar el flujo de carga en las diferentes condiciones
normales de Sist. Potencia.
9
17-22/11
Fundamentos en control de potencia frecuencia.
10
24-29/11
Semana Libre
11
01-06/12
Flujo de potencia entre sistemas de potencia
ante una variación de frecuencia.
Examen Parcial 3
25%
Martes
25/03/08
12
08-13/12
Curvas potencia reactiva-voltaje Q-V
13
05-10/01
Excitación
regeneradores, generación de potencia reactiva, condensadores
estáticos
Trabajo de investigación 5%
Martes
08/04/08
14
12-17/01
Conceptos fundamentales de despacho económico de
carga
A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen
información considerada minima para el desarrollo del curso, y que no es
limitativa ni excluyente al uso de los reconocidos textos.
A continuación se
reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada
anexa al curso, se trata mayormente de elementos anexos:
A continuación se
reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada
anexa al curso, se trata mayormente de elementos anexos:
En
Construcción
Evaluación
exámenes
pasados
Un corto pero
adecuado grupo de evaluaciones escritas de cursos de Sistemas de Generación
Distribuida que han
sido dictados en el pasado están contenidas aquí.
The
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En esta sección se presentan una serie de programas y rutinas
desarrolladas por el Prof. Francisco M. González-Longatt, que sirven
como apoyo al curso de Sistemas de Potencia II.
Estos programas son muy simples, y sus fines son didácticos y como
complemento al curso. Sin embargo, con simples modificaciones, pueden
ser transformados en poderosos módulos que pueden ser empleados en
programas diseñados para investigación en análisis de sistemas de
potencia.
El Prof. Francisco M. González-Longatt, advierte, que estas rutinas no
son necesariamente las mas eficientes u optimas, y se agradece cualquier
comentario o señalamiento sobre discrepancias en los resultados
YbusMaker V 2.0
YbusMaker es un
programa desarrollado para la construcción de la matriz admitancia de
barra. Es un m-file desarrollado en líneas de comando de Matlab, y que
funciona en este ambiente.
Este programa solo construye la matriz de admitancia, de sistemas de
transmisión, sin embargo, haciendo una modificación, se puede incluir
las ramas shunt a referencia. Los datos de los enlaces del sistema de
transmisión deben estar en por unidad ya sean especificados en
impedancias o en admitancias.
Se trata de un m-file
que contiene un programa para
construir paso a paso la Matriz Impedancia de Barra (Zbus), y que se
denomina ZbusMaker V 2.00.
Se
trata de un programa hecho en Matlab, por el Prof. Francisco M.
González-Longatt, que permite construir paso a paso, empelando tres
operaciones básicas. La idea de este programa es
Es un programa
desarrollado por el Prof. Francisco M. González-Longatt, escrito en un
m-file de Matlab que permite efectuar el análisis de falla por
cortocircuito trifásico; basado en el método matriz impedancia de barra
(Zbus).
Resulta muy atractivo para la enseñanza debido a que permite ver paso a
paso la construcción de la matriz de impedancia de barra.
ZbusIcc, trabaja bajo Matlab, y en este ambiente permite la entrada de
los datos de barras y enlaces del sistema; trabaja completamente en por
unidad, y además permite que los datos de un caso de estudio sean
guardados.
Este programa presenta los resultados del análisis de falla en pantalla,
permitiendo al usuario:
Construir Matriz Impedancia de Barra: a partir de datos que entren
por teclado o datos previamente cargados. Además posee la opción de
que el usuario observe cada uno de los pasos de la construcción de
la matriz impedancia de barra.
Modificar Matriz; permite modificar los datos de entrada.
Calcular corrientes de cortocircuito: permite el calculo de la
corriente de falla por cortocircuito trifásico en una barra o en
todos de manera simultanea.
Perfil de Tensiones: permite el calculo en todas las barras del
sistema considerando la condición de falla en una barra.
Contribuciones de Corrientes: calcula la corriente que entregan las
diferentes ramas de la red conectadas a referencia: generadores,
motores, etc.
Eliminar una línea: es capaz, de efectuar la operación de sacar de
operación un elemento de rama, de tal modo que hace posible simular
situaciones de contingencia; con lo que se modifica la topología del
sistema.
GRAINGER, J.J. y Stevenson, W.D., Power
System Analysis, Mc Graw Hill
HEYDT G. T., "Computer Analysis Methods
for Power Systems", Mac Millan Publishing Company, 1986.
wOOD A.J. and Wollemberg B.F. "Power
Generation and Control". John Wiley, Second edition 1996. ANDERSON P.M.
and Fouad A.A. "Power System Control and Stability", The Iowa State
University Press, 1977.
ARRILLAGA J. Arnold, C.P. and Harker B.J.,
"Computer Modeling of Electrical Power Systems", John Viley and Sons,
1984.
STAGG and El Abiad, A.H., Computer Methods
in Power System Analysis, Mc Graw Hill.
GROSS C. A. "Power System Analysis", Ed.
Prentice-Hall, 1986. BYERLY-Kimbark, "Power System Stability", IEEE
Press.
HOMMER E. BROWN. Solution of Large
Networks by Matrix Methods. Jhon Willey and Sons
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