Estabilidad de voltaje en sistemas de transmisión considerando la operación de transformadores con TAPS

En este documento se presenta investigación de estabilidad de voltaje considerando la inclusión de transformadores con taps, conocido que la variación en el número de vueltas de los transformadores varía la magnitud del voltaje en las barras. Para efectos de analizar la estabilidad de voltaje se emplea el método de continuación de flujos de potencia para la construcción de las curvas PV. En esta formulación de flujos de potencia se integra el modelo generalizado de un transformador con taps. Los casos propuestos son planteados en función del control directo o inverso que pueden efectuar los transformadores. Los resultados encontrados permiten determinar que las posiciones de los taps modifican los puntos de colapso de voltaje, mejorando o empeorando la estabilidad de voltaje del SEP de prueba.This document presents a voltage stability research, considering the inclusion of transformers with taps, knowing that the variation in the number of turns in transformers changes the voltage magnitude in buses. In order to analyze the voltage stability, the continuation power flow method is used to create PV curves. This power flow formulation integrates the generalized model of a transformer with taps. The proposed cases are set as a function of the direct and inverse control that transformers can make. The results allow determining which tap positions modify the points of voltage collapse, improving or worsening the voltage stability in the test SEP

Análisis del impacto de retardos en las señales en Wide Area Measurement and Control Systems (WAMCS)

En los sistemas de potencia es cada vez más común encontrar sistemas interconectados con tendencia a un incremento en la carga de algunas áreas en el sistema de transmisión. Sin la instrumentación suficiente para medir e integrar señales de monitorización y control globales, se pueden presentar oscilaciones de baja frecuencia (0.2 – 0.8 Hz) conocidas como oscilaciones inter-área. A medida que se integran mayores volúmenes de datos y canales de comunicaciones es más frecuente observar retardos por el tiempo de propagación de estas señales. Por lo que hoy en día cobra mayor importancia no solo el amortiguamiento de este tipo de oscilaciones sino la elaboración de un sistema de Control WAMPaC capaz de predecir los retardos en el envío y/o recepción de señales globales. A partir de 1996 con la introducción del primer dispositivo PMU el desarrollo de estos dispositivos ha llevado a la aplicación de esquemas de control capaces de recibir señales locales para amortiguar modos locales y modos inter-área basados en la predicción y compensación de retardos. Sin embargo, aún hoy en día, algunos controladores no consideran el efecto de los tiempos de retardo y no se calculan márgenes de retardo de los mismos los cuales deben ser tenidos en cuenta para la operación de un WADC en un sistema de potencia real

Diseño de investigación uso de aplicaciones de seguridad en base a estimadores de estado para la operación del sistema nacional interconectado ante condiciones de riesgo

Desarrollar una propuesta de implementación de aplicaciones para análisis de seguridad en operación de tiempo real para evaluar el impacto de mantenimientos de emergencia y contingencias en el SNI mediante estimadores de estado, así identificar las maniobras o acciones preventivas para mantener los rangos de operación normal del sistema y seleccionar las herramientas que permitan realizar análisis de seguridad del sistema nacional interconectado en tiempo real

Aplicación de técnicas de control óptimo usando filtro de Kalman sobre un modelo de generador eólico

El impacto de la contaminación del ambiente, el calentamiento global y los cambios climáticos nos están mostrando consecuencias desastrosas y a largo plazo todo puede empeorar. El desarrollo tecnológico para la generación de energía eléctrica se está orientando hacia las fuentes seguras y renovables como la eólica, fotovoltaica y las celdas de combustible. Por eso en este trabajo presentamos alternativas de control para optimizar el uso de la generación eólica y motivación para su uso, el mundo tiene enormes fuentes de energía eólica, este tipo de generación de energía eléctrica puede ser considerada como una forma viable de generación de electricidad, principalmente por lo que respecta a los aspectos ecológicos, económicos y sociales. Uno de los problemas de la energía eólica es que su disponibilidad es variable y por lo tanto, necesita ser respaldada por otras fuentes de potencia. El filtro de Kalman es un algoritmo utilizado en la identificación del estado oculto de un sistema dinámico lineal, por ende, tiene mucha aplicación en la implementación de técnicas de control optimo a través de la estimación de estados usando el algoritmo referenciado sobre un modelo de generador eólico, para convertir de forma optima la potencia entregada por el viento. En la búsqueda de mostrar claramente la aplicabilidad del filtro de Kalman en el presente trabajo se contextualizara acerca de modelos de control para sistemas MIMO, buscando así el dejar claro los sistemas de salida y entrada que son aplicables en el desarrollo de las técnicas mencionadas. De igual manera se hace referencia a los parámetros que delimita el sistema de mínimos cuadrados mostrando el filtro Kalman como una evolución de este. En conclusión, se presenta las pautas, procesos y conceptos que se deben tener en cuenta para aplicara de manera idónea el filtro de Kalman en la consolidación de técnicas de control optimo

Regresión Lineal para la Identificación del Punto de Máxima Potencia en Microrredes Híbridas Implementado en HYPERSIM

El presente trabajo se enfoca en la optimización del seguimiento de máxima potencia (MPPT) en sistemas fotovoltaicos mediante el empleo de un enfoque basado en regresión lineal. El objetivo principal consiste en desarrollar un algoritmo de MPPT que utilice técnicas de regresión lineal para mejorar la precisión en la identificación y seguimiento del punto de máxima potencia. El algoritmo propuesto se desarrolla en el software MATLAB/Simulink, validándose a través de pruebas experimentales. Posteriormente, se amplía la aplicación del algoritmo a una red eléctrica modelada y simulada en el entorno de la herramienta HYPERSIM, este software permitirá abordar de manera más detallada y precisa la dinámica instantánea de las variables eléctricas y de control en sistemas complejos, mediante la variación de variables como temperatura e irradiación. La contribución innovadora de este trabajo no solo se circunscribe a la mejora de los algoritmos de MPPT, sino que también aborda de manera integral la integración de energías renovables en sistemas eléctricos. La eficacia del algoritmo basado en regresión lineal representa un avance crucial para maximizar la eficiencia y respuesta del control en sistemas fotovoltaicos. La optimización de la conversión de energía solar en electricidad utilizable no solo eleva la rentabilidad y sostenibilidad de estos sistemas, sino que también destaca el papel fundamental que desempeñan en la transición hacia un suministro eléctrico más sostenible

Caracterización del estado actual de la generación de seguridad en la región caribe colombiana

Security Generation (SG) is defined by CREG 015 of 2018 as the imposed generation required to supply the restrictions of the National Interconnected System (SIN) and operational areas, these restrictions are associated to the assets that make use of the SIN, regional interconnection and local distribution, which are classified as technical and operational restrictions (Resolución CREG 015 del 2018, 2018). Currently, different methods are used to forecast the SG that may be presented in the future taking into account the restrictions presented by the distribution networks with the purpose of creating alternatives to reduce the charges caused by the same. Based on the above, the objective of this work is to propose a prioritization scheme for the projects of the national expansion plan 2019 - 2032 to have an impact on the reduction of SG in the Caribbean Region of Colombia. Initially, a sweep was made of the technical and operational guidelines of Security Generation, the regulations in force to date were consulted, the generation forecast models were identified, as well as the studies aimed at the Security Generation forecast taking into account the restrictions in the network. Then, data was downloaded from XM's website from 2018 to 2020 in order to carry out a Security Generation forecast using ARIMA models As a result, a new linear model is obtained. The Colombian Caribbean Region was considered as a case study. Finally, the generation and transmission projects proposed by the UPME were identified, with the purpose of prioritizing those that can contribute the most to the reduction of Safety Generation in the Colombian Caribbean Region.La Generación de Seguridad (GS) es definida por la CREG 015 de 2018 como la generación impuesta requerida para suplir las restricciones del Sistema Interconectado Nacional (SIN) y áreas operativas, estas restricciones están asociadas a los activos que hacen uso del SIN, interconexión regional y distribución local, las cuales son clasificadas como restricciones técnicas y operativas (Resolución CREG 015 del 2018, 2018). En la actualidad se utilizan diferentes métodos para pronosticar la GS que se puede presentar a futuro teniendo en cuenta las restricciones que presentan las redes de distribución con la finalidad de crear alternativas para reducir los cargos causados por la misma. Basado en lo anterior, el objetivo del presente trabajo es proponer un esquema de priorización de los proyectos del plan de nacional de expansión 2019 – 2032 para impactar en la reducción de la GS en la Región Caribe de Colombia.Inicialmente, se hizo un barrido de los lineamientos técnicos y operativos de la GS, se consultaron las normativas vigentes a la fecha, se identificaron los modelos de pronóstico de generación, así como los estudios encaminados al pronóstico de GS teniendo en cuenta las restricciones en la red. Luego, se descargaron los datos de la página web de XM del año 2018 al 2020 para poder llevar a cabo un pronóstico de GS utilizando modelos ARIMA como resultado se obtiene un nuevo modelo lineal. Se consideró como caso de estudio la Región Caribe Colombiana. Finalmente, se identificaron los proyectos de generación y transmisión planteados por la UPME, con el propósito de priorizar aquellos que pueden aportar en mayor cantidad a la reducción de la GS en la Región Caribe Colombiana

Metodología para mejorar la estabilidad transitoria en sistemas eléctricos de potencia ante escenarios de contingencias N-M

Los sistemas de energía están cada vez más estresados debido al mayor consumo de potencia y al cierre operativo a su margen de estabilidad transitoria y de voltaje. En consecuencia, estos fenómenos han llevado a un mayor riesgo de inestabilidad al sistema eléctrico (SE) y a operar en sus límites de estabilidad transitoria y de voltaje. Para preservar la seguridad del SE, es necesario aumentar los márgenes de estabilidad y evaluar los límites máximos de transferencia de potencia eléctrica. El estudio de conmutación de líneas (CL) de transmisión tiene como objetivo abordar temas de estabilidad de voltaje antes, durante y después de la conmutación, congestión de líneas de transmisión, optimización de costos operativos, análisis de CL de transmisión durante múltiples contingencias, reestructuración dinámica de la topología de la red eléctrica de transmisión y como impacta en la estabilidad transitoria del SE. Por lo tanto, el problema de optimización que se pretende resolver es lineal entero mixto (MILP). Además, se usa flujos potencia continuo (FPC) para evaluar la máxima capacidad de transferencia en sistemas congestionados debido a la CL de transmisión. Se estudia múltiples contingencias N - M con la finalidad de predecir acciones necesarias para mantener la estabilidad en el SEP.Power systems are increasingly stressed due to increased electrical power consumption due to deregulation of the electrical power industry and operating shutdown to its voltage and transient stability margin. Consequently, these phenomena have led to a greater risk of instability to the electrical system (ES) and to operate within its limits of transient and voltage stability. To preserve the safety of the SE, it is necessary to increase the stability margins and evaluate the maximum limits of electrical power transfer. The transmission line switching (LS) study aims to address issues of voltage stability before, during and after switching, transmission line congestion, optimization of operating costs, analysis of switching of transmission lines during multiple contingencies, dynamic restructuring of the topology of the electrical transmission network and how it impacts on the transient stability of the SE. Therefore, the optimization problem to be solved is linear mixed integer (MILP). In addition, continuous power flows (CPF) are used to evaluate the maximum transfer capacity in congested systems due to the switching of transmission lines. Multiple N - M contingencies are studied in order to predict actions necessary to maintain stability in the SEP

Estimación de la Demanda de una Estación de Carga para Vehículos Eléctricos Mediante la Aplicación de Métodos Probabilísticos

En el presente artículo se presenta el estudio de la estimación de demanda de una estación de carga de vehículos eléctricos basado en el uso de simulación de Montecarlo. La modelación del sistema eléctrico se lo realiza a través del software de PowerFactory, por otra parte, para el desarrollo de las simulaciones de Montecarlo y el procesamiento de la información, se lo realiza a través del uso del software de Python.  El análisis en general está enfocado en determinar el impacto de la integración de vehículos eléctricos en la red eléctrica, de forma que se generan escenarios que emulen la operación de la electrolinera, teniendo en cuenta la demanda de vehículos eléctricos dentro de sus puntos de carga, de forma que se generan escenarios aleatorios considerando el número de vehículos conectados y el porcentaje de carga de los vehículos. Otro aspecto que se considera es la integración de sistemas de generación fotovoltaica, de forma que se realiza el análisis de su impacto en la operación de la red eléctrica teniendo en cuenta la operación aleatoria de la electrolinera

Estudio de estabilidad de tensión de Sistema Eléctrico Aislado Iquitos

El presente trabajo de investigación se añaliza la problemática del sistema eléctrico aislado Iquitos es uno de los más grandes y antiguos que existen, debido a las características de la zona en la que se encuentra se hizo imposible la interconexión con el SEIN, lo que obligó a que la empresa concesionaria ELECTRO ORIENTE, tenga como base de generación del sistema, exclusivamente grupos térmicos. El crecimiento de la demanda de energía en la zona, ocasiona que el sistema eléctrico no sea capaz de abastecer la demanda, operando con un margen de reserva casi nulo y racionando el servicio eléctrico, generando además problemas de estabilidad de tensión lo que a su vez genera interrupciones del servicio y baja calidad del producto. En el presente trabajo se exponen las diferentes clasificaciones del problema de estabilidad de sistemas de potencia para luego definir y limitar el problema de estabilidad de tensión. Se definen los conceptos de inestabilidad de tensión, colapso de tensión, y los factores asociados con este fenómeno. Luego se exponen los diferentes métodos de análisis de estabilidad de tensión. Para este caso, se utilizan los métodos basados en flujos de potencia convencionales como son el análisis de sensibilidad, el análisis modal, y el análisis de las curvas P-V y Q-V, que son los métodos en los que se basa el presente estudio. Como primer paso para analizar la estabilidad de voltaje, se hace un modelamiento del sistema utilizando la herramienta informática Digsilent en su versión 15.1, se hace un análisis en estado estacionario del sistema, definiendo aquí la cargabilidad de las líneas y los transformadores, así como los perfiles de tensión en las barras, y el margen de reserva, para la demanda media y máxima demanda hasta el año 2019. Se propone como método para hallar la estabilidad de tensión, el análisis de la sensibilidad y el análisis modal, para definir las zonas más críticas a sufrir inestabilidad de tensión. Finalmente se proponen alternativas de solución al problema de inestabilidad de voltaje, y se analizan estas alternativas, realizando simulaciones en el modelo propuesto para validar los resultados del análisis de estabilidad. Se selecciona la alternativa técnica más adecuada

Compensación reactiva en redes eléctricas de transmisión basada en ubicación óptima de SVC y contingencia n-1

El presente documento propone una metodología heurística, la cual realiza la compensación reactiva en redes de transmisión considerando criterios de ubicación óptima y contingencia N-1, con el fin de mejorar los niveles de voltaje del SEP y reducir la cargabilidad de las L/T mediante la inserción del menor número de dispositivos SVC, de esta forma garantizar la operación adecuada tras posibles contingencias N-1. Para ello, se realizan contingencias en las L/T y se colocan posibles SVC en las barras, de esta forma considerar todos los escenarios probables, y seleccionar la ubicación óptima de SVC basado en la desviación máxima y promedio de voltaje y el factor de potencia. La metodología heurística planteada es aplicable a cualquier SEP y no considera dimensionamiento o control de los SVC. Se toman los modelos de prueba del IEEE de 14 y 30 barras como modelos de estudio, en donde se propone colocar SVC de diferentes capacidades para verificar la factibilidad del mismo. En los resultados obtenidos se logra evidenciar la mejora del perfil de voltaje, la reducción de cargabilidad y la mejora del factor de potencia. Por otra parte, la metodología aplicada mejora ciertos aspectos de análisis del SEP en comparación a los existentes.This document proposes a heuristic methodology, which performs reactive compensation in transmission networks considering criteria of optimal location and N-1 contingency, to improve the voltage levels in the SEP and reduce the chargeability of the L/T through inserting the least number of SVC devices, thus guaranteeing adequate operation after possible N-1 contingencies. To do this, contingencies are made in the L/T and possible SVC are placed on the bars, in this way considering all the probable scenarios, and thus select the optimal SVC location based on the maximum and average voltage deviation and power factor. The proposed heuristic methodology applies to any SEP and does not consider dimensioning or control of SVC. IEEE 14 and 30 bar test models are taken as study models, where it is proposed to place SVC of different capacities to verify the feasibility of the same. The results obtained show an improvement in the voltage profile, a reduction in chargeability and an improvement in power factor. On the other hand, the applied methodology improves certain aspects of the SEP analysis compared to the existing ones