Ejemplo de aplicación de la protección de barra transversal

Para éste ejemplo se utiliza el aerogenerador descrito en la sección 4.7. La simulación tiene una duración de 1 segundo, en un tiempo t=0.25 segundos se aplica una falla trifásica la cual se libera en un tiempo t=0.3 segundos. Cuando se aplica la falla actúa la protección de barra transversal cambiando del modelo del DFIG al modelo jaula de ardilla para evitar daños a los convertidores de electrónica de potencia, la protección se mantiene conectada hasta que los transitorios hayan pasado, en éste caso y para fines demostrativos se desconecta la protección 0.2 segundos después de liberar la falla, es decir en t=0.5 segundos, los comportamientos de las variables del aerogenerador se muestran en la figura 4.18.

En las gráficas de la figura 4.18 se muestra el comportamiento del DFIG al conectar la protección en el punto de falla, ya que en éste punto se produce un hueco de voltaje del 100% (gráfica de voltaje de la figura 4.17), durante el periodo transitorio el DFIG opera como un generador tipo jaula de ardilla hasta que se desconecta la protección, el tiempo en el que se desconecta se definió como 0.5 segundos después de liberar la falla. Al desconectar la protección se regresa al punto de operación de equilibrio inicial del DFIG.

En la gráfica de corriente del rotor de la figura 4.18 se presenta un valor pico mayor de 4 p.u. que dañaría al convertidor de electrónica de potencia en caso de no protegerse. De ésta figura se puede concluir que la protección de barra transversal no disminuye las corrientes transitorias del rotor, simplemente protege a los convertidores cuando el DFIG se mantiene conectado a la red en caso de un disturbio.

Capítulo 4: Aerogeneradores de Inducción Doblemente Alimentados

a) Corriente del rotor. b) Voltaje.

c) Velocidad del rotor. d) Potencia activa.

e) Potencia reactiva. f) Par.

Figura 4.18. Respuesta de las variables principales del generador doblemente alimentado en el tiempo al incluir la protección de barra transversal.

CAPÍTULO 5:

CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

5.1 CONCLUSIONES

En este trabajo se presentó el estudio y se incluyeron en un programa de simulación en el tiempo dos modelos simplificados, uno de tercer orden para representar aerogeneradores de velocidad fija y otro de primer orden para aerogeneradores basados en generadores de inducción doblemente alimentados con lo que se cumple el objetivo planteado de la tesis. Dichos modelos son adecuados para evaluar el efecto de este tipo de máquinas para estudios de estabilidad de sistemas eléctricos de potencia de corto plazo en el tiempo. Estos modelos fueron implementados en el programa TRANSTAB del grupo de investigación de fenómenos dinámicos de la SEPI-ESIME-ZAC del IPN, desarrollado en [Ruiz, 1996].

Debido a que la información relacionada con los aerogeneradores es muy vasta, a que los modelos de los aerogeneradores no se encuentran estandarizados y a que no existen sistemas de prueba para este tipo de máquinas, no se pudieron validar estos modelos con algún programa comercial. Cabe destacar que se realizó un estudio en [Persson et al., 2009] donde se compararon diferentes programas de simulación comerciales utilizando un aerogenerador en particular y las conclusiones mostraron que cada programa arrojaba resultados diferentes. Esto reafirma la necesidad de estandarizar los modelos de aerogeneradores para realizar estudios de sistemas eléctricos de potencia.

5.1.1 Conclusiones relacionadas con los aerogeneradores de velocidad fija.

Se incluyó el modelo de la máquina de inducción de tercer orden con convención motor en un programa de simulación en el tiempo, con el objetivo de leer los datos del generador de forma independiente al motor de inducción en el archivo de entrada de datos.

Del estudio de estabilidad transitoria que se realizó en el capítulo cuatro, se puede concluir que es adecuado realizar una agregación de generadores únicamente por cada grupo de máquinas que se encuentren conectadas al mismo nodo y no siempre agrupar a todas las máquinas de la planta generadora en una sola máquina. Esto se demostró al aplicar la falla al nodo más crítico (nodo 2), el cual es un nodo común de los aerogeneradores y al utilizar un tiempo de liberación un poco mayor que el tiempo crítico de liberación de falla, se observó que se presenta una inestabilidad en el sistema debida únicamente a tres aerogeneradores y no a todos los aerogeneradores.

5.1.2 Conclusiones relacionadas con los aerogeneradores de velocidad variable, basados en generadores de inducción de doble alimentación.

Se incluyó el modelo de la máquina de inducción de tercer orden con convención generador en un programa de simulación en el tiempo.

Se incluyeron los modelos del control de velocidad y de voltaje en el programa de simulación en el tiempo.

Para realizar el estudio de estabilidad de corto plazo fue necesario incluir un método de inicialización, con el objetivo de ajustar las variables del generador al voltaje en sus terminales, resultado del estudio de flujos de potencia.

De las pruebas realizadas en el capítulo cinco, donde en cada prueba se cambia el tiempo de liberación de falla, después el valor de la constante de inercia y finalmente la impedancia de interconexión con la red. Se puede concluir que el principal cambio que se tiene para diferentes niveles de potencia es la velocidad del rotor, ya que existe una relación directa entre la potencia activa generada y la velocidad del rotor, debida a la curva característica del DFIG.

De la prueba en la que se cambia el tiempo de liberación de falla, se puede concluir que el tiempo de liberación de falla es un factor de suma importancia, debido a que, mientras este tiempo sea mayor, los valores de las variables de velocidad, potencia activa, potencia reactiva y voltaje se incrementan considerablemente. El aumento en el valor de estas variables puede llegar a dañar a la máquina o a producir una inestabilidad de voltaje en el sistema por la cantidad de potencia reactiva que consume el generador en un estado transitorio debido a un disturbio.

De la prueba en la que se cambia el valor de la constante de inercia, se concluye que hay una variación en la velocidad debida a la relación que existe entre la velocidad y la constante de inercia, representada por la ecuación de oscilación y