Se va a tomar como ejemplo práctico, un pequeño análisis de estabilidad, utilizando para este fin la base dinámica del SNI actual, que posee el CENACE sin considerar Colombia. Con esto se pretende observar simplemente, las herramientas necesarias para realizar un estudio de estabilidad en DIgSILENT Power Factory, específicamente para recierres:
1.- Dar un click en el icono restaurar todos los cálculos.
2.- Dar click derecho en el generador a estudiar en este caso, como ejemplo, en la unidad 2 de Pucara y escoger en el submenú Definir. En la misma escoger la opción Conjunto de variables (Sim). Esto se realizará para todos los generadores a estudiar.
Seguidamente aparece una pantalla en donde se debe escoger el generador a estudiar y se da doble click.
En la ventana siguiente permite escoger las variables mencionadas para el estudio de estabilidad transitoria, las mismas que se encuentran en las opciones RMS. Para este ejemplo se escoge la variable firel y la variable firot, en Cálculo de Parámetros.
Se realiza el mismo procedimiento pero esta vez para las variables en las líneas de transmisión y barras del sistema en donde se va a elegir las siguientes variables:
Del mismo modo se realizan estos pasos para todas las líneas y barras a analizar. Ya definidas las variables, el siguiente paso es determinar eventos transitorios que en primera instancia será una falla trifásica en la línea de transmisión Milagro- Pascuales a 230 kV, para lo cual creamos un evento de cortocircuito en el cual la
falla se da a 0 s y no va a ser despejada con el fin de observar, a través de sus variables, como se hace inestable el sistema.
Evento de cortocircuito.
Una vez definido el evento de cortocircuito, se calculan las condiciones iniciales haciendo click en su respectivo icono en donde se selecciona el método de simulación que para este caso es valores RMS, en representación de red se puede seleccionar balanceada de secuencia positiva para simular fallas trifásicas o se puede seleccionar Des balanceada para fallas monofásicas o bifásicas. Para
finalizar se verifica las condiciones iniciales o adaptación automática de tamaño de paso.
Ejecutadas las condiciones iniciales, se procede a crear una nueva página de instrumentos virtuales en donde se graficará el comportamiento del Angulo del rotor del generador en función del tiempo, para lo cual se escoge el tipo de grafica Subplot. Una vez realizado lo anterior se escoge el icono Iniciar simulación y se escoge un tiempo en el cual se desea realizar el estudio que para este caso es de 2s.
Se observa claramente oscilaciones no amortiguadas del ángulo de los rotores de algunos generadores del SNI tomados para el ejemplo, con esto el sistema ha perdido el sincronismo. De igual forma se muestran la inestabilidad de voltaje en la línea y en las barras al no despejarse la falla: Línea de transmisión y barras de Milagro Pascuales.
Se observa cómo se dispara la frecuencia al no despejarse la falla. En dos segundos la frecuencia se encuentra en casi 68 Hz.
El Angulo en las barras también tiene oscilaciones irregulares y claramente se nota como se hace inestable.
Los flujos de potencia en las líneas de 230 kV no convergen de una forma adecuada.
Ahora bien, como el objetivo de un sistema de potencia es mantener la estabilidad del mismo, se procede a realizar eventos de simulación con el fin de despejar la falla, restableciendo el servicio a través de un recierre tripolar. Se asume, para el ejemplo, que el disyuntor da su apertura en 3 ciclos. Los eventos que se van a realizar son:
• Evento 1: Cortocircuito trifásico en 0 s.
• Evento2: de switcheo apertura tripolar en un extremo de la línea 0.075s. Evento3: Despeje de cortocircuito 0.075 s (3 ciclos).
• Evento 4: de switcheo apertura tripolar del otro extremo de la línea en 0.075 s.
• Evento 5: de switcheo cierre en las tres fases en un extremo de la línea 0.6s
• Evento 6: de switcheo cierre en las tres fases en el otro extremo de la línea 0.6s
De la misma manera como se explico anteriormente determinamos las variables que se requieran para el estudio, siguiendo los pasos mencionados.
Con los eventos mencionados se obtienen la siguientes graficas, de los ángulos de los generadores respecto al de referencia:
Se observan que los ángulos de los generadores tomados para el ejemplo, están en fase, mantienen el sincronismo y no se apartan el uno del otro, es decir el sistema es estable con el recierre aplicado. El voltaje en las líneas y en la barra analizada, al realizarse el recierre tripolar se observa que regresa a las condiciones normales de operación.
Se observa el comportamiento de los voltajes en las barras de 230 kV, que al producirse el recierre, regresan a sus condiciones iniciales. El comportamiento de la frecuencia del sistema en las barras analizadas, al momento de la aplicación del recierre, dejan de dispararse empiezando a estabilizarse y regresar a su condicion inicial, es decir a su frecuencia nominal. Se nota que la frecuencia tiende a demorarse en regresar a sus condiciones iniciales, alcanzando en 2 segundos de simulación un valor de 60.3 Hz. Esto se da debido a que para el ejemplo no se tomo en cuenta Colombia por lo que la inercia equivalente disminuye, la respuesta es mas lenta y las desviaciones frecuecuencia son mayores, dando como resultado que la frecuencia se demore en regresar a sus condiciones iniciales, a 60 Hz.
El Angulo en las barras analizadas al producirse el recierre se estabiliza por casi por completo, evitando producirse oscilaciones graves que pongan en riesgo la estabilidad del sistema.
En conclusión el programa DigSILENT Power Factory, facilita el estudio de la estabilidad a través de recierres, donde se analizan los principales parámetros eléctricos.