Ajuste de las protecciones y limitadores de excitación de las unidades de generación de Coca Codo Sinclair considerando la modelación del regulador de voltaje y la curva de capacidad

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(1)AJUSTE DE LAS PROTECCIONES Y LIMITADORES DE CODO SINCLAIR REGULADOR DE VOLTAJE Y LA CURVA DE CAPACIDAD. [email protected]. [email protected]. DIRECTOR: Ing. LUIS EDMUNDO RUALES CORRALES [email protected]. Quito, mayo 2019.

(2) AVAL. Certifico que el presente trab Jan. Ing. LUIS RUALES DIRECTOR DEL TRABAJO DE.

(3) Nosotros,. bajo. juramento que el rofesional; y, que hemos consultado las. derechos de propiedad intelectual por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente..

(4) DEDICATORIA. Daniel Pozo.

(5) DEDICATORIA. hermano mayor Gustavo por los valores que me inculcaron y por ayudarme a culminar esta etapa de mi vida.. Karen Valencia.

(6) AGRADECIMIENTO. Agradezco a mis padres a quienes les pertenece este logro y quienes durante toda mi vida me han dado lo que he necesitado, sobre todo su cuidado y amor. A Henry y Alicia que han sido. durante lo. y lo mejor que tengo en la vida. Finalmente y sobre todas las cosas a Dios.. Daniel Pozo.

(7) AGRADECIMIENTO. Les agradezco a mis hermanos Gustavo, Ramiro, Wilson, Tatiana y Erika que de alguna u otra forma me han apoyado siempre y con su ejemplo me han impulsado a luchar por mis metas.. momentos de esta etapa universitaria. A mis amigos que con sus ocurrencias ayudaron construir recuerdos inolvidables.. Le agradezco al Ing. Luis Ruales por su gran ayu. Karen Valencia.

(8) AVAL ....................................................................................................................... I ............................................................................... II DEDICATORIA ...................................................................................................... III AGRADECIMIENTO ............................................................................................... V ..................................................................................... VII RESUMEN ............................................................................................................ IX ABSTRACT ............................................................................................................ X 1.. ............................................................................................. 1. 1.3. Objetivos ................................................................................................................ 2. 1.4. Alcance .................................................................................................................. 2. 1.5. ........................................................................................................ 3. 1.5.1. Protecciones del Generador ........................................................................................... 3. 1.5.1.1. .. 4. 1.5.1.2. .. 6. 1.5.1.3. .. 7. 1.5.1.4. ...9. 1.5.2. Sistema de control del generador ................................................................................ 10. 1.5.2.1. ... 10. 1.5.2.1.1. ...................................................................... 11. 1.5.2.1.1.1. ........................................................ 11. 1.5.2.1.1.2. ........................................................ 13. 1.5.2.1.2. .................................................................... 14. 1.5.2.1.3. Limitador de Corriente de Campo ...................................................................... 14. 1.5.2.1.4. Limitador V/Hz .................................................................................................... 15. 1.5.2.2 Estabilizador de Sistemas de Potencia (PSS) 1.5.2.3 Regulador de Velocidad (PCU). 2.. 17 . 18. ............................................................................................ 19. 2.1. .........................................................................19. 2.1.1. ............................................................. 19. 2.1.1.1. . 19. 2.1.1.2. .. 20. 2.1.1.3. .. 20. 2.1.1.4. . 21. 2.1.1.5. . 23. 2.1.1.6. de servicios auxiliares. . 25.

(9) 2.1.2. 2.2. Curva de capacidad resultante ..................................................................................... 25. Equivalente del SNI en la Barra El Inga 500 kV .....................................................27. 2.2.1. Equivalente de carga en la barra San Rafael 500 kV .................................................. 28. 2.2.2. Equivalente de red del Sistema Nacional Interconectado ............................................ 29. 2.3. Modelado del Sistema de Control..........................................................................31. 2.3.1. .................................................. 33. 2.3.2. Estabilizador de sistemas de potencia (PSS) .............................................................. 36. 2.3.3. Regulador de velocidad o gobernador (PCU) .............................................................. 39. 2.4. ..................................................................................41. 2.4.1. ................................................................................ 41. 2.4.2. .................................................................... 44. 2.4.3. ........................................................................ 49. 2.4.4 curva de capacidad ...................................................................................................................... 50 2.4.4.1. -Q a R-X. 2.5. ... 50. ................................................................................54. 2.5.1. .............................................................................. 55. 2.5.2. ................................................................... 56. 2.5.3. ....................................................................... 60. 3.. RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES DE ELEMENTOS DE ............................................ 62. 3.1. ..................................................................................62. 3.1.1. ........................................................................................... 62. 3.1.2. ............................................................................................... 66. 3.1.3. ................................................................................ 67. 3.2. ................................................................................83. 3.2.1. .......................................................................................... 83. 3.2.2. ............................................................................................. 87. 3.2.3. .............................................................................. 89. 4.. CONCLUSIONES .......................................................................................... 94. 5.. RECOMENDACIONES.................................................................................. 95. 6.. REFERENCIAS BIBLIOGR. 7.. ANEXOS........................................................................................................ 98. .............................................................. 96. ORDEN DE EMPASTADO ................................................................................. 115.

(10) RESUMEN. En este trabajo de titulaci. un compendio de procedimientos, normas y. limitador V/Hz del regulador de voltaje de los generadores. Esta metodolog Coca Codo Sinclair, para la cual se realiza un modelo del sistema de control, a fin de tener una idea bastante cercana del funcionamiento real del mismo, ya que los datos que se presenta para las parametrizaciones se obtuvieron en campo. Se presenta una de las herramientas como lo es la curva de capacidad de los generadores,. a lo largo. del desarrollo de este trabajo. se ejecutaron simulaciones en el software DIgSILENT en un equivalente del Sistema Nacional Interconectado. E voltaje (AVR), estabilizador de sistemas de potencia (PSS), regulador de velocidad sobrexcitaci simulados, con el objetivo de que se cumplan las propuestas planteadas a lo largo del trabajo.. PALABRAS protecciones.. CLAVE:. modelo,. limitadores,.

(11) ABSTRACT. KEYWORDS: Coordination, Capability curve, model, limiters, protections In this thesis, a compendium of procedures, norms and techniques are made for the adequate coordination between under excitation protection, capability curve and UEL (under excitation limiter); in addition to the configuration of the V/Hz relay and V/Hz limiter of the automatic voltage regulator. This methodology is applied to the generation units of the Coca Codo Sinclair Hydroelectric Power Plant, for which a model of the control system is made, in order to have the closest idea about its actual operation, since the data presented for the parameterizations were obtained in field. It is also presented one of the most important tools used for coordination, the capability curve of generators, which is described and obtained throughout the development of this work. In order to apply and observe the results of the coordination method, simulations were executed. in. DIgSILENT. software. using. an. equivalent. of. National. Interconnected System. This is where the models of the automatic voltage regulator (AVR), power system stabilizer (PSS), speed regulator (PCU), under excitation limiter (UEL), V/Hz limiter, under excitation and over excitation protections are unified; achieving the necessary configurations based on the simulated events, with the aim of fulfilling the proposals of this work..

(12) 1. La Central Coca Codo Sinclair al ser una del Sistema Nacional Interconectado (SNI), requiere un estudio adecuado en cuanto al sistema de protecciones de los generadores y el sistema de control; sin embargo no se ha r de voltaje (AVR),. de tal manera que en su funcionamiento no se interponga el sistema de. Actualmente no se conoce el funcionamiento exacto de los limitadores de excitac. , sin embargo. dispositivos. estos. .. Es por eso que en este trabajo se realiza un estudio los generadores, como de los limitadores ecciones capacidad de un diagrama P-Q al diagrama R-X en el que se realizan los ajustes de los re S. del regulador de voltaje (AVR), los limitadores de. regulador de velocidad (PCU) de los generadores de CCS. se podr. control. o el comportamiento actual de los sistemas de e protecciones ante eventos . a curva de capacidad se ajusta los. limitadores de ex. del AVR para. obtener un funcionamiento coordinado. comportamiento del sistema de control y el de protecciones, con el que se propone en este trabajo..

(13) 1.3 Objetivos El obje. es: Realizar el ajuste de las protecciones y limit sobre. capacidad y la mode. control cual se comproba. generador.. Modelar el AVR, PSS y PCU de los generadores de Coca Codo Sinclair y simular su comportamiento. Ajustar. cuenta la curva de. capacidad y. y el limitador de sobre. ados de los ajustes propuestos tanto para las protecciones como para los limitadores del AVR mediante simulaciones en DigSilent.. 1.4 Alcance campo y sobrex. un. segura que impone la curva de capacidad.. modela el AVR, PSS y PCU. porcionados en la Central Coca Codo. Sinclair la unidad n a un.

(14) equivalente obtenido de la base de datos del SNI para simular eventos que muestren el comportamiento actual del sistema de control y el sistema de protecciones. Se realiza con la curva de. los cambios necesarios en los. etros del modelo y se ejecutan las simulaciones necesarias para comprobar el funcionamiento adecuado de los sistemas y se analizan los resultados obtenidos.. 1.5 En esta parte del trabajo. sirve como punto de partida para el tipo de protecciones usadas en el generador,. el funcionamiento del AVR,. PSS y PCU.. Se incluye del generador las curvas del diagrama P-Q al diagrama R-X. 1.5.1. Protecciones del Generador. Las protecciones del generador son necesarias porque evitan que sea expuesto a difer. n causar al generador. Estas perturbaciones pueden ser de tipo temperatura.. condiciones anormales,. :. Fallas del estator a tierra (64S) Fallas del rotor a tierra (64R) (40) (49) Sobrecorriente controlada por voltaje (50V) Potencia inversa (32) Sobre. (24). Sobrecorriente direccional (67).

(15) Sobrecorriente de secuencia negativa (46) Sobrevoltaje (59) Bajo voltaje (27). nes de y sobrexcit. con sus respectivos limitadores, por lo que se detalla con. el funcionamiento. enen. . 1.5.1.1 En devanado de campo, falla en el sistema de control del AVR, disparo accidental de los de los interruptores del circuito de campo, entre otras. Durante cualquier falla en la excitatriz aumenta, se reduce la potencia activa y el generador absorbe potencia reactiva del sobrecalentamiento peligroso en poco tiempo. , es decir a los. s de distancia tipo mho que percibe. el primer caso usa un off-set negativo y en el segundo se configura un off-set positivo y una unidad direccional..

(16) Figura 1.1.. [1]. En la figura 1.1 igual a 1.0 p.u. en las bases del generador. Ambas zonas cuentan con un off-set (desplazamiento) negativo igual a la mitad de la [2]. Figura 1.2.. [1].

(17) consta impedancia, una unidad direccional y desplazamiento positivo. La zona 2 debe ser. Debido a que la zona 2 tiene un desplazamiento positivo es controlada por la unidad entre 10 y 20 grados. Los ajustes de las zonas y desplazamientos se Con. al margen de estabilidad. y a la curva de capacidad, se establece este margen en 125%; por lo tanto [2]:. Desplazamiento de la zona 2. Desplazamiento de la zona 1. 1.5.1.2 ocasiones como un respaldo para voltaje [12]. se coordine. con el limitador.

(18) ctamente al de bajo voltaje pueden ser aplicados para desconectar el generador y proteger los motores. Los problemas de estabilidad normalmente se dan al operar los generadores por debajo y hay. como una alarma, sin desconectar el generador. La alarma de bajo voltaje debe ser detectada para que los operadores puedan tomar las acciones necesarias. [12] 1.5.1.3 , transformadore. ; en el. caso del generador para inducir un voltaje en el devanado de armadura y en el caso del transformador en el devanado secundario. Los elementos encargados de proporcionar el flujo son el hierro del estator en el. dor. originan ca adyacentes. [1]. . En un. escenario donde el generador entra en la zona de sobrex situaciones.. o la frecuencia es menor a la.

(19) el 105% y en el transformador el 105% (base del transformador) a plena carga con 0,8 factor de potencia o 110% sin carga. ; si el. er al generador contra la sobre. modo. es el 24 (V/Hz) su. tiempo inverso.. para adaptarse mejor dispara entre tiempo de funcionamiento permitido para el generador que puede ser entre 45 a 60 segundos [2]. En generador proporcionada por el fabricante.. Figura 1.3.. empo definido [2].

(20) ndependientes. En. Figura 1.4.. [2]. 1.5.1.4 Generalmente, las condiciones de sobrevoltaje pueden ser debido a transitorios. Con quina experimente sobre voltajes. Sin embargo, hay otros factores que pueden llevar a. Redes. condiciones de sobre voltaje prolongadas debido. voltaje debe desconectar tanto el generador del sistema al que se encuentra conectado como el circuito slantes del generador, provocando fallas de aislamiento. [12].

(21) 1.5.2. Sistema de control del generador es un componente esencial del generador y es determinante en. el funcionamiento seguro y estable del generador y del sistema de potencia. Se encarga de proporcionar un campo magn. al generador; es el conjunto de todos los equipos. requeridos para suministrar la corriente de campo.. panel de interruptor etc.. el generador, con el fin de mantener el voltaje terminal en un valor definido.. Realizar la des-. generador. [3] 1.5.2.1. oltaje (AVR) regulator) es mantener constante el voltaje. terminal a la salida del generador, en un valor de referencia establecido para el sistema; independientemente a las variaciones de potencia activa y reactiva. El reg corriente de. lim segura y pueden ser: Limitador de sobre reactiva) Limitador de la corriente del estator.

(22) Limitador V/Hz. [3] 1.5.2.1.1. siguientes motivos:. reactiva y para poder ampliar las aplicaciones que se le puede dar a este limitador se. Cara. ). 1.5.2.1.1.1 a circular que se dibuja en base a la potencia activa y.

(23) Figura 1.5. El modelo del limitador se puede observar en la figura 1.6.. Figura 1.6. La. IT y VT corresponden tanto a la corriente como al voltaje terminal de la UC UC. excede a VUR. KUR determina el radio del. representa el centro, como se puede ver en la figura 1.5.. VUC deter potencia reactiva se incrementa VUC. En condiciones normales VUC<VUR. Uerr. mediante las variables proporcional KUL e integral KUI, la salida En cambio si VUC>VUR. Uerr.

(24) 1.5.2.1.1.2. los segmentos se definen con valores de potencia activa y potencia reactiva.. Figura 1.7.. -segmento del UEL 2 [4]. El modelo del limitador tipo UEL 2 se muestra en la figura 1.8.. Figura 1.8.. -segmentos [4]. 2. .. La potencia PT a una tabla de consulta del UEL para multiplicada por F2 para establecer el valor de referencia QREF que se compara con QT. [4].

(25) 1.5.2.1.2 r. Idealmente el nivel de sobre sin embrago los limitadores miden la corriente de campo, voltaje de campo o voltaje alores establecidos dentro del modelo y que son dados por el fabricante para mantener el nivel. 1.5.2.1.3 Limitador de Corriente de Campo El l. sforzar la un disturbio en la red, generando los requerimientos de potencia. temperatura al valor normal para ciertos eventos La corriente de campo se expresa como un porcentaje de la corriente continua de campo a plena carga y el tiempo se expresa en segundos. [4]. o y dado que la capacidad un generador de. . Capacidad de corriente de campo de un generador [13]. n los valores de la tabla 1.1 que corresponden al IEEE C50.13, 2005 para generadores de curva 1.9. Tabla 1.1. Capacidad de corriente de campo versus tiempo [13] Ifg (%). 209. 146. 125. 113. Tiempo (s). 10. 30. 60. 120.

(26) Figura 1.9. El limitador de corriente de campo que se indica en la figura 1.10, como su nombre lo se ingresan los. l de salida (voel) entra al regulador de voltaje para reducir el. Figura 1.10. Modelo del limitador de corriente de campo 1.5.2.1.4 Limitador V/Hz. ico resultado de baja frecuencia y/o sobre voltaje. Si se mantiene un flujo excesivo generador..

(27) medida. Tabla 1.2. V/Hz (p.u.) Tiempo de Generador minutos. Transformador. [6] 1,25. 1,2. 1,15. 1,1. 0,2. 1. 6. 20. 1. 5. 20. 1,05. generalmente 5% por debajo del valor del nivel de voltaje del generador, por tanto, los requerimientos del limitador embargo, si los niveles de voltaje entre el transformador y el generador son iguales, la. El limitador V/Hz controla el voltaje de campo para limitar el voltaje del generador cuando. de f IEEE. Figura 1.11..

(28) limitador es sencilla. Cuando el valor por unidad de V/Hz excede el valor negativa. valor de. normalmente se establece entre 1.07 hasta. 1.09 p.u. [6]. Figura 1.12. Modelo del limitador V/Hz de un generador [6]. 1.5.2.2 Estabilizador de Sistemas de Potencia (PSS) Existen diferentes tipos de oscilaciones de potencia que pueden producirse en una red, sistema y se las conoce como:. Oscilaciones locales, que Oscilaciones de control, aparecen por efecto de los controles del generador como el AVR y PCU. Oscilaciones torsionales, que se originan entre la turbina y el generador. El estabilizador de potencia se utiliza como control complementario al sistema de a para amortiguar. una . [3].

(29) 1.5.2.3 Regulador de Velocidad (PCU) e contiene dos bloques importantes que son: un controlador primario (PCO) y una unidad. intervienen de forma individual en cada turbina..

(30) 2. presenta las herramientas desarrolladas dentro de los programas Dig Silent sistema de protecciones, el sistema. y curva de capacidad de los. generadores.. 2.1. Curva de Capacidad. La curva de capacidad o capabilidad uina de una manera segura, preservando funcionamiento y la central sufra una baja en Para este trabajo l protecciones y el sistema. rva de capacidad de los. generadores. Haciendo uso de los d. 2.1.1. a central, se construye de acuerdo. onforman la curva de capacidad por el. calentamiento de los devanados de rotor y estator. de un generador de polos salientes se pueden clasificar en dos importantes grupos que son:. margen de estabilidad en estado estable. 2.1.1.1. p. factor de potencia nominal.. ..

(31) de entre 5 a 10% del or potencia m 2.1.1.2. corriente de armadura. nominal aparente del generador, como se. n la figura 2.1 se .. .. Figura 2.1. 2.1.1.3 or corriente de campo es el que se detalla en para un generador de polos salientes.. .. .3.

(32) de entre 5-Q. [7]. Figura 2.2. 2.1.1.4. por margen de estabilidad en estado estable. margen de estabilidad que permita entregar potencia de forma segura y confiable. El fundamento de este principio es dejar una reserva de potencia activa entre el punto de , generalmente esta reserva es del 10%. [7] os Las expresiones usadas son las ecuaciones 2.4 y 2.5..

(33) Figura 2.3. Potencia activa transferida para diferentes ni. Ecuaci Una vez que se obtiene E1 de las ecuaciones 2.4 y 2.5. con la 6. Con. puede obtener la potencia reactiva de operaci E. de la. se. .8.. estabilidad se dibuja con las variables Po y. Qo como se muestra en la figura 2.4. [7]. Ecuaci. Ecuaci. ..

(34) Ecuaci. .. Figura 2.4. 2.1.1.5. abilidad alentamiento. corrientes de Eddy entre las laminaciones del estator producidas por un flujo de. Debido a diferencias de de polos salientes. Sin embargo para determinar. un generador de [7]:. Ecuaci. Ecuaci. de la tangente de. que se obtiene del diagrama fasorial.

(35) Ecuaci. que se obtiene del diagrama fasorial ientes. expresiones:. Ecuaci. Ecuaci. Potencia activa entregada por el generador. Potencia reactiva entregada por el generador. Donde de las ecuaciones 2.9 a 2.13 se deduce la ecuaci. Despejando Pg y dando -Q como se indica en la figura. 2.5.. estator. Figura 2.5. del estator.

(36) 2.1.1.6. por voltaje de servicios auxiliares. La magnitud de demanda de los servicios auxiliares depende del tipo de central de .. a vapor en cambio son las de mayor consumo en servicios auxiliares, cuyo sistema de stilada y enfriamiento de turbina y generador demandan una potencia de entre 4 a 10% de la generada. [7]. fuera de la curva de capacidad de generadores. Esto se comprueba en [18], precisamente para la central Coca Codo Sinclair. 2.1.2. Curva de capacidad resultante ites menc. 2.1.1 se incorporan a la curva de capacidad. de la central Coca Codo Sinclair. Los datos utilizados para construir la curva, se toman d central CCS y se presentan en la tabla 2.1. Tabla 2.1. Inform. de la central CCS [10]. Variable del generador Capacidad nominal (Sn). Valor 205/184,5 MVA/MW. Potencia nominal (Pn). 184,5 MW. Voltaje nominal del generador (Ugn) Corriente nominal del estator (Ign). 13, 8576,6 A. Factor de potencia (Cos ). 0,9. Frecuencia nominal (fn). 60Hz fn) fn). 204,5 V 1951 A.

(37) Reactancia de eje directo saturada (Xds). 0,973 p.u.. Reactancia de eje directo no saturada (Xdu). 1,012 p.u.. Reactancia de eje de cuadratura saturado (Xqs). 0,608 p.u.. Reactancia de eje de cuadratura no saturado (Xqu). 0,647 p.u.. Reactancia de secuencia cero saturada (X0). 0,108 p.u.. Reactancia de secuencia negativa saturada (X2). 0,002954 p.u.. Reactancia. 0,279 p.u. 0,195 p.u. 0,219 p.u. 2,314 s 0,121 s 0,109 s. Resitencia del estator (Xl). Utilizando la. 0,12 p.u.. realiza un algoritmo en el software MATLAB que. dibuja. de capacidad, a partir de las ecuaciones descritas en el. literal 2.1.1. Es necesario mencionar que todos los datos se transforman a por unidad, ya ricas se trabajan en por unidad.. I. estran en la figura 2.6, para. voltaje nominal; donde la base corresponde al voltaje de los generadores que es 13,8 kV. Para valores nominales l estado estable y .. segura. elimitada por la potencia.

(38) Figura 2.6. Curva de capacidad de la central CCS para voltaje 1 p.u.. 2.2 Equivalente del SNI en la Barra El Inga 500 kV un equivalente del SNI visto desde la barra El Inga 500 kV. Para desarrollar este equivalent. del nodo Slack, ya que el estudio. Sistema Nacional. ; por lo tanto es m con menos elementos. una barra Slack se le da mayor estabilidad al subsistema y en los resultados de las simulaciones se evita que representando de manera fiel el comportamiento del SNI completo. Se puede realizar. siempre y cuando el sistema de. conecta. en estudio.. De acuerdo a la base de datos del SIN, suministrada por el CENACE,. ,. existe un doble circuito que conecta la barra San Rafael 230 kV con la barra Nueva Jivino 230. kV. De este sistema se. obtuvo una carga equivalente debido a que la influencia de este ramal en el sistema de potencia. (imagen en tiempo real 10 de agosto 2018) se puede alguna. se observa que en la Barra Jivino 69 kV solo hay carga y dependiendo de la necesidad se.

(39) por lo tanto no se cierra el anillo y el equivalente de carga es posible.. Figura 2.7. Zona Oriente del Sistema Nacional Interconectado (CENACE) [11] Con el equivalente del sistema radial, es. perteneciente a la. Central Coca Codo Sinclair, barra San Rafael 500 kV y barra El Inga 500 kV; conectadas por u 2.2.1. n. arra El Inga 500 kV.. Equivalente de carga en la barra San Rafael 500 kV rga en DIgSILENT utilizando el. sistema completo a ser simplificado. En el recuadro de la figura 2.8 se muestran los datos de potencia que se colocan en le carga del equivalente..

(40) Figura 2.8. Datos de potencia activa y reactiva de la carga equivalente 2.2.2. Equivalente de red del Sistema Nacional Interconectado. Para el eq. de la misma manera. que en el caso anterior usando el sistema completo, para tomar los datos de voltaje y el equivalente. En la figura 2.9 se indic del flujo para simulaciones en estado estable.. Figura 2.9. V Para este equivalente es nece. dos tipos de. interruptores que conectan a la red que se quiere analizar con el resto del sistema. tomar los datos de potencia aparente de cortocircuito. Ingresando el dato de potencia aparente ece el de corriente y viceversa, de esta manera se puede comprobar que el dato de potencia o corriente coincide con el valor obtenido al simular el.

(41) cortocircuito. Otro paso que no se debe pasar por alto es el de llenar el apartado de la variable R/X. Este proceso se debe realizar uito,. como se ve en la. figura 2.10.. Figura 2.10. Como siguiente paso se rea abiertos y se registra los datos de impedancia de secuencia de fase positiva, negativa y cero. En la tabla 2.2 se muestran los datos que se obtiene del software DIgSILENT al ejecutar el cortoc. ; ,. calculados a partir de las impedancias de secuencia de fase. Tabla 2.2. Par. de red. Secuencia. R. X. Z. 0 1 2. 1,42899 4,08696 4,05476. 35,10291 60,42141 59,80217. 35,13199 60,55948 59,93947. Z2/Z1 X0/X1 R0/X0. 0,98976197 0,58096807 0,04070859. 0 1 2. 1,75141 5,09364 5,057495. 35,248 62,14243 61,53219. 35,29149 62,35083 61,73969. Z2/Z1 X0/X1 R0/X0. 0,99019837 0,56721309 0,04968821. En la figura 2.11 software de acuerdo a los resultados que se tiene en la tabla 2.2..

(42) Figura 2.11. G1 G_H_CCS. G2 G_H_CCS. G3 G_H_CCS. G4 G_H_CCS. G5 G_H_CCS. G6 G_H_CCS. G7 G_H_CCS. G8 G_H... ~ SG. ~ SG. ~ SG. ~ SG. ~ SG. ~ SG. ~ SG. ~ SG. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. CCS 500 kV. SR 500 kV. Eq. de carga S. Rafael/Jivino. INGA 500 kV. RL5. Equivalente SNI. Carg a El Inga. Figura 2.12. Subsistema Coca Codo Sinclair-SNI En la figura 2.12 se muestra el subsist. los equivalentes. de carga y de red; en esta red CCS 500 kV - San Rafael 500 kV, el doble circuito San Rafael 500 kV. El Inga 500 kV y. ermiten que en el flujo de potencia simulado en el equivalente Coca Codo Sinclair-SNI se obtenga los mismos resultados que en el Sistema Nacional completo.. 2.3 Modelado del Sistema de Control conformado por el regulador de voltaje (AVR) y el estabilizador de sistemas.

(43) de potencia (PSS). conocido como regulador de. velocidad. El modelado del sistema de control de la Central Coca Codo se empieza por el sistema as de. que. posee este sistema:. reflejar el nivel de voltaje del generador con el fin de mantener el voltaje en niveles distribuir la potencia reactiva entre los generadores en funcionamiento para facilitar la L longitud requieren. falla. para garantizar el funcionamiento de la unidad en la zona de estabilidad. Frente a una falla del sistema se estabilidad transitoria y mejorar las condiciones de funcionamiento del sistema. El sistema d. proporcionada son: Durante el establecimiento de voltaje, el voltaje terminal sube desde cero hasta el valor. es de 2 segundos. 25%. del valor nominal. del voltaje del generador del 0,2%.. El tiempo de respuesta del voltaje del si segundos para subir el voltaje al valor. 08 15 segundos. para bajar el voltaje a cero. ntral Coca Codo Sinclair es de la serie EXC9000, totalmente digital, con rectificador controlado de silicio y fuente de voltaje. propio, es decir que.

(44) Los componentes principales de este sistema son: campo, conmutador de frenado e. de corriente, transformador de potencial, etc. [3] 2.3.1. Modelado del. (AVR) consta de doble microcomputadora con tres canales.. Dos configuraciones: por voltaje (AVR) y por corriente (FCR). La interfaz humanoLa modelaci central,. el diagrama de bloques que se muestra en la figura. 2.13.. de entrada pero principalmente que , que e para que la salida sea.

(45) Figura 2.13. Diagrama de bloques del regulador de voltaje (AVR) [3] corresponden a corresponde. Tabla 2.3.. (1). Ut. (2). Uref. (3). Qt. Potencia reactiva. (4). Pt. Potencia Activa. (5). Voltaje terminal Voltaje de referencia. Velocidad angular. (6). Uf. (7). UEL. (8). OEL. sobre. odos los (DSP). metro KIR, mientras que la IA..

(46) -atraso de clase II donde TA1 y TA3 son las contantes de tiempo en adelanto, TA2 y TA4 son las constantes de tiempo en atraso. ControlVoltaje:. Vfmax Vss. 0. yi y1. (1+sTb)/(1+sTa) Ta1,Ta2 vuel. 1. (1+sTb)/(1+sTa) Ta3,Ta4. y2. K Kr. y3. Uf. {1/(1+sT)}_ Ts. Vfmin. 0. HVgate 1. yi2 voel. 2. 3. Vt. Vref. 4. 5. Qg. Qgpu. Qtrans. 1/(1+sT) Tr. K Kir. Sn. 6. 7. -. Vtrans. 1/(1+sT) Tr. Pg. 1/(1+sT) Tr. Ptrans. K Kia. Figura 2.14. En la figura 2.14 se puede observar el modelo del AVR implementado en DIgSILENT; a diferencia del modelo de la figura 2.13 del mismo. en la figura 2.14. corresponde al voltaje Vss. En la tabla 2.4 se presentan un detalle de. que se especifican en el modelo. del regulador de voltaje, rangos de valores que propone el fabricante para estos . Tabla 2.4.. [10] Detalle. TR TS KIR. Constante de tiempo del puente rectificador Coeficiente de reactiva. Rango. Valor. 0,02 0,004. 0,01 0,004. Valor de campo -. -0,15 - 0,15. 0,06. -.

(47) KIA. -0,15 - 0,15 10. 0,0. -. 100. 200. 25. 2. 0,0. 0,0. 0,0. 0,0. KR. Ganancia del regulador de voltaje. TA1. Constante. de. tiempo. de. la. TA2. Constante. de. tiempo. de. la. TA3. Constante. de. tiempo. de. la. 0,01. 10. 1,0. 1,0. TA4. Constante. de. tiempo. de. la. TA4. A2. 4,0. 4,0. Ufmax. Valor fijo. N/I. -. Ufmin. Valor fijo. -0,9 - Ufmax. -. 0 A2. A1. con los valores evidenciados en la columna valor de campo de la tabla 2.4. Dichos valores fueron tomados directamente del software computadora del operador encar. de estos equipos. (ANEXO III). 2.3.2. Estabilizador de sistemas de potencia (PSS) esencial del regulador de voltaje. EXC9000 y en consecuencia un elemento. de los generadores. evitando los. efectos contraproducentes de las oscilaciones por baja frecuencia en el sistema de potencia Algunas de Eleva la capacidad establ. modelo PSS2B Dual-Input Stabilizer Model de la IEEE, como se muestra en la figura 2.15, este diagrama de bloques al igual que el del AVR,. ..

(48) Figura 2.15. Diagrama de bloques del estabilizador de sistemas de potencia (PSS) [3] Las entradas del estabilizador de sistemas de potencia son V1 y V2, donde V1 corresponde a la velocidad angular y V2 a. es. PSS_uk, la cual y se presenta como Vss. PSS: IEEE Type PSS2B - Dual-Input Stabilizer Model Input selector : 0- no signal, 1-Rotor speed deviation, 2-Bus frequency deviation, 3-Generator electrical power, 4-Generator accelerating power, 5-Bus voltage, 6-Derivative of bus voltage IC1: first input code, IC2: second input code. 0. Pgref. VS1max. signal1. 1. 2. Pg. Limiter. wref. w. S1. Vstmax. sT/(1+sT) Tw1. sT/(1+sT) Tw2. o1. LeadLags T8,T9,N,M. VS1min. -. K Ks1. (1+sTb)/(1+sTa) T1,T2. (1+sTb)/(1+sTa) T3,T4. yi. (1+sTb)/(1+sTa) upss_un.. Limiter T10,T11. Vstmin. VS2max. signal2. 3. IPB: base selector: 1= Generator MVA base, 0=Generator MW base. Limiter. S2. sT/(1+sT) Tw3. sT/(1+sT) Tw4. K/(1+sT) Ks2,T7. o13. VS2min. Figura 2.16. Estabilizador de Sistemas de Potencia (PSS) en DIgSILENT. Vss.

(49) Dado que el esquema se encuentra en la biblioteca de modelos el modelo del PSS implementado es el que se muestra en la figura 2.16. El modelo. del PSS. n campo. (ANEXO III). En la tabla 2.5. y los rangos de valores de los. , incluido el valor de campo. Tabla 2.5.. [10] Detalle. Rango. Tw1. Constante de tiempo de control de. 0,1. 30. 2,0. Valor de campo 4. Tw2. Constante de tiempo de control de. 0,1. 30. 2,0. 4. Tw3. Constante de tiempo de control de. 0,1. 30. 2,0. 4. Tw4. Constante de tiempo de control de. 0,1. 30. 0,0. 4. Ks1. Ganancia del PSS. 0,1. 5. -. 2. 0,01. 5. -. 1,31. 0,01. 5. -. 1. Ks2 Ks3. de. Valor. T1. coincidencia Constante de. tiempo. de. la. 0,0. 2,5. -. 0,87. T2. Constante. de. tiempo. de. la. 0,0. 2,5. -. 0,38. T3. Constante. de. tiempo. de. la. 0,0. 2,5. -. 1,73. T4. Constante. de. tiempo. de. la. 0,0. 2,5. -. 0,37. T7. del. 3. 30. -. 10,44. T8. Constante de tiempo transductor Constante de tiempo del filtro. 0,0. 2,5. -. 0,91. T9. Constante de tiempo del filtro. 0,0. 2,5. -. 1,72. T10. Constante de tiempo para la. 0,0. 2,5. -. 0,22. T11. Constante de tiempo para la. 0,0. 2,5. -. 0,04. M. 2. 5. -. 5. N. 1. 2. -. 1. 0,2. 0,1. -. -0,01. -0,1. -. VSTMAX VSTMIN. 0,01 salida -0,2.

(50) 2.3.3. Regulador de velocidad o gobernador (PCU). El. velocidad por el tipo de modo en el que. opera, se rige a tres tipos de control; que se elige de acuerdo a las condiciones de funcionamiento del sistema en ese momento.. Control por velocidad: este control es de tipo PID (proporcional, integral, derivativo). Cuando velocidad para regular la velocidad de la unidad a la nominal. Normalmente 60 Hz es el punto de ajuste en este control. Usando el v. del valor real de la. frecuencia la boquilla. Control por potencia: este controlador se puede cambiar entre potencia o control de flujo. Todos los puntos de ajuste y los valores reales se escalan con respecto a un valor. Control por nivel: algoritmo del controlador de nivel se define como un control PID en cascada con el controlador de nivel. En el ANEXO IV se presenta. En el diagrama de bloques del modelo se puede ver entrada para los distintos tipos de control, entre estos est 2.6. Tabla 2.6.. Fn real FSP. Valor de ajuste de la frecuencia. en la tabla.

(51) Fu real PSP. Valor de ajuste de la potencia. P real LSP. Valor de ajuste del nivel. L real FSP1. Valor de ajuste del caudal. El PCU posee un selector para elegir el modo de control de su funcionamiento, que en el modelo del ANEXO IV se representa con por. velocidad,. control. por. l. potencia,. control. por. nivel. y. control. por. flujo. correspondientemente. Independientemente del modo de control que tenga el PCU, el software que gobierna la ectores con sus correspondientes deflectores. Este control es de tipo proporcional. Para simplificar. aron 2 tipos. de control: por velocidad y por potencia. el. control por nivel es casi nulo, es decir que el gobernador no trabaja en este modo; por lo que no se vio necesario incluirlo.. K Kp1. 0. wref. dw. -. dw1. Deadband_Step Fdb. K(1/sT) Kp1,Tn1. o3. 1. sKT/(1+sT) Kv,T1. MXJDOR 0. Sel Output Te 1. RegV. o7. yi. -. K KD1. yi3. Limits. yi6. 1/s. Dflt. 1/s. GO. 0. MXJDCR. MXGTOR. yi4. K Kp2. -. K KG1. yi5. Limits. MXGTCR 2. 3. Pg. 1/(1+sT) T2. Pgtrans -. dPg. Deadband_Step Pdb. dPg1. K(1/sT) Kp2,Tn2. o5. Psp. Figura 2.17. Regulador de velocidad (PCU) en DIgSILENT. yi7. 1.

(52) La figura 2.17 inyectores y deflectores correspondientes.. una sola. proporcionados en la central (ANEXO V), equivalentes al valor de campo que se presentan en la tabla 2.7. Tabla 2.7.. [10] Detalle. Kp1 Tn1. Rango. Ganancia Proporcional para modo de control por velocidad. el. 0,1-20. Valor inicial 2,0. Valor de campo 2,5. 0-20. 5,0. 10. 0,1-20. 2,0. 6,0. 0,01-20. 0,5. 0,4. 1-20. 9,0. 6,5. 0-3. 1,0. 1,0. 0,1-10. 0,5. 2,0. T2. modo de control por velocidad Ganancia diferencial para el modo de control por velocidad Ganancia proporcional para el modo de control por potencia Tiempo integral para el modo de control por potencia Constante de tiempo del filtro para control por velocidad Constante de tiempo del filtro de la. KG1. Ganancia. de. la. 0,1-30. 4,0. 24. KD1. la. 0,1-30. 2,0. 2,5. Fdb. Ganancia proporcional de del deflector 1 Banda muerta de la frecuencia. 0,1-1. 0,1. 0,5. Pdb. Banda muerta de la potencia. 0-2. 0,3. 0,3. Estatismo permanente. 0-10. 2,0. 4,0. Kv Kp2 Tn2 T1. bp. 2.4. proporcional. S. 2.4.1. -segmento, por lo que para replicar esta propiedad, se.

(53) que se. la. biblioteca de DigSilent. Su esquema es el de la figura 2.18.. vf. 0. ut. 1. vuf. K Kuf. ut_filt. 1/(1+sT) Tuv. F2 k. F2. VUImax. -. Qref. Vuerr. -. [Kp+Ki/s] Kul,Kui. uelpid. VULmax. vul1. (1+sTb)/(1+sTa) Tu2,Tu1. vul2. (1+sTb)/(1+sTa) Tu4,Tu3. VUImin. 2. P. pgf1. 1/(1+sT) Tup. P_1. Limit... vuel. VULmin. UEL Lookup Table array_PQ. s. 3. 4. pg_pu. vul. Q. qg_pu. 1/(1+sT) Tuq. qg_filt. Figura 2.18. Modelo UEL2 de la biblioteca de DigSilent. , sin embargo, en lugar de definir una circunferencia, se definen puntos en el plano PLos puntos se establecen de acuerdo al criterio que se aplique para definir la zona de del limitador..

(54) Figura 2.19. L. de este modelo son la potencia activa, potencia reactiva, voltaje. terminal y voltaje de campo. Para explicar de una manera resumida el funcionamiento del UEL2 se puede decir que la del UEL dependiendo d. . Si el resultado es negativo, significa que el mitido por el limitador, caso contrario, el. Esta s. , al actuar el limitador de. definir adecuadamente el valor de esta constante, ya que puede llegar a crecer tanto que e inestable. El modelo del UEL2 presenta una constante el voltaje terminal, sin embargo el valor de esta constante debe ser definido ya sea como 0, 1 o 2..

(55) Para determinar el valor a ser utilizado, se establecen los siguientes criterios:. para calcular la salida del limitador. =1; este factor es propo -end heating, ya que el efecto de calentamiento es proporcional a la corriente subexcitada. =2; es proporcional al cuadrado del valor del voltaje terminal, se aplica para basados en impedanci. en estado estable y a los. limitadores de ex. a.. curva fija en el diagrama P-. [8]. 2.4.2. 40). L se toma directamente de la. Los datos se muestran en la tabla 2.8. .. Tabla 2.8.. [9]. P O. On Z1. On. Desplazamiento de Z1 (Xoffset) D Z1. 100%. tZ1. 0,1 s Z2. Desplazamiento de Z2 (Xoffset) D Z2. -14%. On -14% 102%. off/on 1 Desplazamiento del punto superior del de Z1 en el eje X en % de Z base Di de impedancia para Z1 en % de Z base Tiempo de retardo para Z1 2 Desplazamiento del punto superior del eje X en% de Zbase Di de impedancia para Z2 en % de Z base.

(56) tZ2. 0,5 s. I Base. 8576,6 A. U Base. 13,8 kV. Tiempo de retardo para Z2 Corriente base (primario) Voltaje base (primario). mismo offset, y no cuenta con un elemento direccional. Por tanto, se trata del primer esquema, que se representa en la figura 1.1. -2006, donde se. El offset tanto para Z1 y Z2 debe ser igual a la mitad de la reactancia transitoria de eje directo.. Ecuaci. . del generador. campo desde el 100 % de carga hasta 30%. El tiempo de retardo para Z1 se recomienda que sea de 0.1 segundos para seguridad ante transitorios.. Ecuaci. 6.. cto. ; en este caso. equivale a 101.2 % de la Zbase. Se recomienda un tiempo de retardo de 0.5 s a 0.6 segundos.. Ecuaci. 7..

(57) Figura 2.20. Teniendo en cuenta los criterios anteriormente expuestos, utilizamos las relaciones tanto del TC como del TP para calcular los ohmios secundarios a los que equivalen los os. Ecuaci. ..

(58) Figura 2.21.. la. 40. El tiempo de retardo para la zona 1 es de 0.1s.. Figura 2.22. E. del tiempo de retardo de la zona 1.

(59) Figura 2.23. El tiempo de retardo para la zona 2 es de 0,5 segundos.. Figura 2.24. estos en el -2006, para un generador de la central Coca Codo Sinclair se observan en la figura 2.25..

(60) Figura 2.25. Diagrama de las. -X de DIgSILENT. es que, debido a que la reactancia de eje directo en un generador de polos salientes es muy cercana a 1 p.u. no es necesario recomienda la misma norma. 2.4.3. al considerar el voltaje utilizado puede ser de caracter. -2006, o..

(61) Tabla 2.9.. [9] U base U1< t1. 13,8 kV Tiempo definido 95% 2,5 segundos. Figura 2.26. 2.4.4 de campo y la curva de capacidad L. sus capacidades hasta . Mientras es nominales de estado. estable. [1]. capacidad de los generadores. Po. 2.4.4.1 Convers. proceso a seguir. -Q a R-X almente de los fabricantes de generadores sobre la ersus potencia. reactiva (Pse presentan en un diagrama Resistencia vs Reactancia (R-X)..

(62) ma P-Q al Rdiagrama P-Q. La figura 2.27. entre las. relaciones del transformador de corriente (TC) y de potencial (TP), convierte los ohmios primarios en sec. es el voltaje. nominal del generador. [1]. Figura 2.27.. -Q (izquierda) y R-X (derecha) [1]. Ecuaci. .. -X a MW-Mvar. Ecuaci. .. -Mvar a R-X. Mediante un algoritmo programado en MATLAB, donde se transforman las variables representadas en el plano R-X, se obtiene la figura 2.29. la curva de. plano P-Q.. como la zona que. ; sin embargo el off-set negativo.

(63) de. la referencia [8], limi. corriente de cam l voltaje del generador es de 0,. de se puede hacer cuando el voltaje es de 0,9 en p.u., tomando. en cuenta los respectivos impactos. En este caso el voltaje usado fue de 0,95, tomando -2006 de la IEEE. [2] -segmentos, permite adaptar de mejor manera el margen lo tanto se definen puntos de P y Q la biblioteca de DIgSILENT. Los puntos establecidos en este caso son: P1 = (0,-0,73); P2 = (0,25,-0,72); P3 = (0,5,0,6); P4 = (0,75,-0,5); P5= (1, 0).. Figura 2.28. Puntos de la curva para el UEL de segmentos ingresados en el modelo de DIgSILENT Los puntos de la tabla que aparece en la figura 2.28 se trasladaron al diagrama P-Q, -20% entre el limitador y omo se muestra en la figura 2.29..

(64) Figura 2.29. iagrama P-Q para voltaje 1 p.u.. pero, este tanto se puede ajust. justo dentro de la curva que. delimita el MEEE. de s necesario visualizar todos los elementos necesarios para la un solo plano. Llevando las mismas curvas al diagrama R-X, mediante las ecuaciones 2.19 y 2.20, que se utilizaron para el algoritmo en MATLAB, se obtiene el grafico de la figura 2.30. En este.

(65) Figura 2.30. -X En la figura 2.30. -X permite observar. que. ; tra primero con el limitador de , que evita que el generador absorba la cantidad de reactivos que sobrepasan los l. de campo, como se ve en la figura 2.30 sacando de servicio al generador.. 2.5 Para evitar que el generador trabaje en la zona de sobre. que produce. s en. que salga de su zona. En este trabajo se ha utilizado el limitador V/Hz y implementa dentro del sistema. que se.

(66) 2.5.1. Limitador. V/Hz) . Debido a que la de un. mado de [6]. En la figura 2.31 entrada del limitador V/Hz son el voltaje terminal (ut) y la frecuencia (fe) en p.u., de salida corresponde a voel. El cociente del voltaje y la frecuencia es comparado. a la. relaci comparaci. , se multiplica por el cociente (ut/fe). nada. limitador v/Hz: Over Excitation Limiter. 0. logic <eq. o2. 1. Constm C. o1. 0. -. ut yi. 1. fe. y_max. K k1. yi1. Limiter. yi2. K/s K. yi3. K k2. y_min. Figura 2.31. Modelo del limitador V/Hz implementado en DIgSILENT. voel.

(67) 2.5.2. (24). La. utilizada para la coordinaci. aplicarse. tiempo definido, de tiempo inverso o combinar ambas opciones. En el caso de Coca Codo el rel tiempo definido. El rel V/Hz de CCS se denomina OEXPVPH y se encuentra dentro del que es el conjunto de protecciones del generador. Entre tiene este rel V/Hz>. inversa, se basa en la. porcentaje. Se configura normalmente del 108-110% dependiendo de la curva de capacidad del generador. V/Hz>>: Es el nivel de funcionamiento para. tica de tiempo definido,. opera para sobre Generalmente se configura entre el 110-180% dependiendo de la curva de capacidad del generador. Tabla 2.9.. CCS [9]. V/Hz>. 110%. V/Hz>>. 125%. tMin. 1s. tEnfriamiento. 1200s. Tipo de curva. Tailor made. T1Tailor. 1260s. T2Tailor. 630s. T3Tailor. 210s. T4Tailor. 70s. T5Tailor. 28s. T6Tailor. 3,5s. nominal en % Nivel de V/Hz por encima del cual se usa tMin inversa de la , en segundos IEEE/Tailor made Tiempo de segundos Tiempo de segundos Tiempo de segundos Tiempo de segundos Tiempo de segundos Tiempo de segundos. retardo t1 para la curva tailor made, en retardo t2 para la curva tailor made, en retardo t3 para la curva tailor made, en retardo t4 para la curva tailor made, en retardo t5 para la curva tailor made, en. retardo t6 para la curva tailor made, en.

(68) Nivel de alarma tAlarma. % del nivel de. 107,8% 5s. Tiempo de retardo de alarma, en segundos. En la tabla 2.9 se indica la configuraci. rel. del sistema de protecciones de los generadores de la central. icamente en el intervalo entre V/Hz> y V/Hz>>, se divide en cinco partes iguales y el tiempo de retardo se asigna a estos valores de sobre. tiempo de . Los tiempos de retardo se observan en. la tabla 2.9 (T1 Tailor- T6 Tailor). ecciones de la central la curva que se genera para el nivel V/Hz>. es la que se muestra en la tabla 2.10.. Tabla 2.10. Curva de tiempo inverso V/Hz (%). 110. 113. 116. 119. 122. 125. Tiempo (s). 1260. 630. 210. 70. 28. 3,5. OEXPVPH. que. se encuentra en la biblioteca .32.. Figura 2.32. Ventana. inicial.

(69) V/Hz> tiempo de. V/Hz>1 corresponde al nivel V/Hz>, por lo tanto se (IDTM) como en la figura 2.33.. Figura 2.33.. V/Hz>1. En la ventana que se visualiza en la figura 2.33 se ingresa el valor de pick up (110%) de la capacidad V/Hz y el dial correspondiente a la curva de tiempo inverso (1,00). Debido a que. n OEXPVPH que se evidencia en la tabla 2.10.. ngresar curvas punto por punto. Con el objetivo de tener una op para ingresar la curva punto por punto; e. n permite interpolar los puntos. que se muestra en la figura 2.34..

(70) Figura 2.34. Curva de tiempo inverso. OEXPVPH. Figura 2.35. En la figura 2.35 se muestra la tabla que se encuentra dentro de la ventana de 2.10 divididos para el valor de pick de 110%. V/Hz>2 corresponde al nivel V/Hz>>, entonce de tiempo definido (definite time), con valor de pick up V/Hz de 125% y dial 1, como se ve en la figura 2.36..

(71) Figura 2.36. 2.5.3. V/Hz> de sobrevoltaje (59). Los sobre perdida repentina de carga, fallas en cambiadores de taps de transformadores, etc. La potencia. Si una, dos o tres fases aumenta su voltaje por encima del valor configurado,. De acuerdo a IEEE Std C37.102-. La. a. sobrevoltaje utilizada para los generadores de Coca Codo. Sinclair es la siguiente. Tabla 2.11. Datos de la. voltaje utilizado en CCS [9] Ubase U1> t1 U2>> t2. 13,8 kV Tiempo definido 110% 2,5 segundos Tiempo definido 130% 0,3 segundos.

(72) (a). (b) Figura 2.37.. en. voltaje (a) Nivel 1 (b) Nivel 2.

(73) 3. RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES DE ELEMENTOS DE En. a los resultados obtenidos de las simulaciones. realizadas en el software DIgSILENT; donde se muestra el funcionamiento de cada uno de los elementos (protecciones y limitadores) dos, comprobando as. .. 3.1 3.1.1. absorber valores de potencia reactiva bastante elevados realizando simulaciones que cambie. tencia activa inicial igual a 0,5 p.u. y potencia reactiva de -0,585 p.u., es decir 102,5 MW y -. 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30 0,00. 4,00. 8,00. 12,00. 16,00. [s]. 20,00. 4,00. 8,00. 12,00. 16,00. [s]. 20,00. 8,00. 12,00. 16,00. [s]. 20,00. 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00 -30,00. 0,00. G1: Active Pow er in MW 50,00 0,00 -50,00 -100,00 -150,00 -200,00. 0,00. 4,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. Variaciones(1). Date: 11/15/2018 Annex: /4. Figura 3.1..

(74) los resultados de. que se muestra en la figura 3.1,. evento. 661 segundos; dado que su tiempo de retardo. es de 0, 13,161 segundos. 1,08 [pri.Ohm] 0,99. 0,90. 0,81. 0,72. 0,63 Zone (All): Polarizing 0,54 Tripping Time: 9999,999 s 0,45. 0,36. 0,27. 0,18. 0,09. -0,81. -0,72. -0,63. -0,54. -0,45. -0,36. -0,27. -0,18. -0,09. 0,00. 0,09. 0,18. 0,27. 0,36. 0,45. 0,54. 0,63 R-X Plot. [pri.Ohm] Date: 11/15/2018 Annex:. Figura 3.2. los 13,161 segundos. Los valores tanto de potencia activa como reactiva a los 13,161 segundos son 0,499 p.u. y -0,823 p.u., es decir; 102,38 MW y -168,83 Mvar respectivamente y el valor del voltaje es de 0,951 p.u. curva P-Q en la figura 3.3, a un voltaje de 0,951 p.u. donde se tiene graficada la zona de -X en MATLAB..

(75) Figura 3.3. Diagrama PQ con voltaje en terminales de 0,951 p. los 13,161 segundos. l igual a 0,3 p.u. y potencia reactiva de -0,585 p.u., es decir, 61,5 MW y -120 Mvars respectivamente. 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30 0,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 -20,00. 0,00. G1: Active Pow er in MW 50,00 0,00 -50,00 -100,00 -150,00 -200,00. 0,00. 3,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. Variaciones(1). Date: 11/15/2018 Annex: /4. Figura 3.4..

(76) mostrada en la figura 3.4. 73 segundos; dado. que su tiempo de retardo es de 0,. a de. 63 segundos. 1,08 [pri.Ohm] 0,99. 0,90. 0,81. 0,72. 0,63 Zone (All): Polarizing 0,54 Tripping Time: 9999,999 s 0,45. 0,36. 0,27. 0,18. 0,09. -0,81. -0,72. -0,63. -0,54. -0,45. -0,36. -0,27. -0,18. -0,09. 0,00. 0,09. 0,18. 0,27. 0,36. 0,45. 0,54. 0,63 R-X Plot. [pri.Ohm] Date: 11/15/2018 Annex:. Figura 3.5. los 9.63 segundos. Los valores tanto de potencia activa como reactiva a los 9,63 segundos son 0,299 p.u. y 0,906 p.u., es decir, 61,329 MW y -185,797 Mvar respectivamente y el valor del voltaje es de 1,. adecuada, se observa la. curva PQ a un voltaje de 1, -X (figura 3.6)..

(77) Figura 3.6. Diagrama PQ a voltaje de 1,008 p. 63. segundos.. 3.1.2 Como se describe Sinclair no dispara el disyuntor para. , simplemente sirve. n que se presenta en la figura 3.7 in embargo no tendr. ..

(78) 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30. 1,035 1,010 0,985 0,960 0,935 0,910. 0,00. 0,00. 4,00. 8,00. 12,00. 16,00. [s]. 20,00. 4,00. 8,00. 12,00. 16,00. [s]. 20,00. 8,00. 12,00. 16,00. [s]. 20,00. 8,00. 12,00. 16,00. [s]. 20,00. 1: Voltage, Magnitude in p.u.. -17,50 -30,00 -42,50 -55,00 -67,50 -80,00. 0,00. 4,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 184,80 184,60 184,40 184,20 184,00 183,80. 0,00. 4,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba Bajo voltaje. Date: 1/24/2019 Annex: /5. Figura 3.7. Activa El. que indica que. 95 p.u. sin embargo 3.7, ya. El voltaje en el terminal del generador llega a 0,95 p.u. a los 7,642 segundos, por tanto, la a los 10,142 segundos como se puede comprobar en la figura 3.7. 3.1.3. (UEL). Las pruebas que se realizan para comprobar el funcionamiento del UEL son similares a or. medio y bajo..

(79) e 4 generadores despachando cada uno una potencia activa inicial de 0,9 p.u. y potencia reactiva de 0,15 p.u., es decir 184,5 MW y 31 Mvar respectivamente, como se muestra en la figura 3.8.. Figura 3.8. Curva de capacidad, voltaje 1,014 p.u. A partir de de referencia de los 4 generadores a los 5 segundos. En la figura 3.9 se observan los.

(80) 0,100 0,075 0,050 0,025 0,000 -0,025. 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. UEL2: vuel. 1,04 1,02 1,00 0,98 0,96 0,94. 0,00. G1: Terminal Voltage in p.u.. -10,00 -20,00 -30,00 -40,00 -50,00 -60,00. 0,00. 10,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 184,80 184,60 184,40 184,20 184,00 183,80. 0,00. 10,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba UEL. Date: 1/14/2019 Annex: /4. Figura 3.9. Potencia Activa. activa e impide que el generador absorba reactivos fuera de una zona segura de. de de la figura 3.9 enviada por el UEL es comparada en el regulador HV gate , la cual permite el paso de la pasa a tomar control del AVR impidiendo que el voltaje baje demasiado. Esto se observa en la figura 3.10..

(81) 0,100 0,075 0,050 0,025 0,000 -0,025 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. VCO CCS: vuel. 0,06 0,04 0,02 -0,00 -0,02 -0,04. 0,00 VCO CCS: yi2. 0,100 0,075 0,050 0,025 0,000 -0,025. 0,00 VCO CCS: yi3. Date: 1/14/2019 Annex: /8. Figura 3.10.. estabilizarse completamente. es de -41,04 Mvars y 184,479 MW,. con un voltaje de 0,993 p.u., estando todos estos dentro de los limites seguros de operaci. .. Figura 3.11. Curva de capacidad, voltaje 0.993.

(82) Para notar la importancia del limitador de las mismas condiciones iniciales, pero desactivando el UEL. Lo que se obtiene es lo que se muestra en la figura 3.12. 1,035 1,010 0,985 0,960 0,935 0,910 0,00. 20,00. 40,00. 60,00. 80,00. [s]. 100,00. 40,00. 60,00. 80,00. [s]. 100,00. 40,00. 60,00. 80,00. [s]. 100,00. G1: Terminal Voltage in p.u.. -17,50 -30,00 -42,50 -55,00 -67,50 -80,00. 0,00. 20,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 184,80 184,60 184,40 184,20 184,00 183,80. 0,00. 20,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba UEL. Date: 1/9/2019 Annex: /6. Figura 3.12. Voltaje terminal, Potencia Reactiva, Potencia Activa En este caso, tanto la potencia reactiva como el voltaje caen a valores demasiado bajos, 63,492 Mvars y 0,938 p.u. respectivamente. Si bien, la potencia reactiva ha sobrepasado embargo, tomando en cuenta que el voltaje debe variar normalmente entre 0,95 y 1,05 p.u., notamos que a permitidos. Si se observa el punto de operaci de los que perm. , se nota.

(83) Figura 3.13. Curva de capacidad a un voltaje de 0.938 p.u.. , utilizando 3 generadores, cada uno con una potencia activa de 0,5 p.u. y potencia reactiva de 0,55 p.u., es decir 102,5 MW y -113 Mvar respectivamente, como se muestra en la figura 3.14.. Figura 3.14. Curva de capacidad a un voltaje de 0.952 p.u. Al igual que en el caso anterior el generador inicialmente se encuentra operando muy.

(84) provocando que los dos restantes se vean obligados a absorber reactivos. Al igual que en n los resultados en la figura 3.15. 0,04 0,03 0,02 0,01 -0,00 -0,01. 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. UEL2: vuel. 1,00 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95. 0,00. G1: Terminal Voltage in p.u.. -112,00 -116,00 -120,00 -124,00 -128,00 -132,00. 0,00. 10,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 102,60 102,56 102,52 102,48 102,44 102,40. 0,00. 10,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba UEL. Date: 1/14/2019 Annex: /4. Figura 3.15. Potencia Activa.

(85) 0,04 0,03 0,02 0,01 -0,00 -0,01 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. VCO CCS: vuel. 0,04 0,03 0,02 0,01 -0,00 -0,01. 0,00 VCO CCS: yi2. 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 -0,00. 0,00 VCO CCS: yi3. Date: 1/14/2019 Annex: /8. Figura 3.16. Como se observa en la figura 3.15, el punto. 62 establecido por el margen de. estabilidad en estado estable, como se muestra en la siguiente figura. 1,08 [pri.Ohm] 0,99. 0,90. 0,81. 0,72. 0,63 Zone (All): Polarizing 0,54 Tripping Time: 9999,999 s 0,45. 0,36. 0,27. 0,18. 0,09. -0,81. -0,72. -0,63. -0,54. -0,45. -0,36. -0,27. -0,18. -0,09. 0,00. 0,09. 0,18. 0,27. 0,36. 0,45. 0,54. 0,63 R-X Plot. [pri.Ohm] Date: 1/14/2019 Annex:. (a).

(86) (b) Figura 3.17.. 62segundos con voltaje de 0,963 p.u., (a)Diagrama RX, (b)Diagrama PQ. e muestra en la figura 3.18.. Figura 3.18. Diagrama PQ a un voltaje de 0.974.

(87) En e reactivos y por ta. 948, un poco por debajo del 5%. permitido.. 0,964 0,960 0,956 0,952 0,948 0,944 0,00. 20,00. 40,00. 60,00. 80,00. [s]. 100,00. 40,00. 60,00. 80,00. [s]. 100,00. 40,00. 60,00. 80,00. [s]. 100,00. G1: Terminal Voltage in p.u.. -110,00 -120,00 -130,00 -140,00 -150,00 -160,00. 0,00. 20,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 102,59 102,55 102,51 102,47 102,43 102,39. 0,00. 20,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba UEL. Date: 1/9/2019 Annex: /6. Figura 3.19. Voltaje terminal, Potencia Reactiva, Potencia Activa. e muestra en la figura 3.20..

(88) Figura 3.20.. voltaje de 0.948. , con 2 generadores operando, cada uno con una potencia activa de 0,2 p.u. y potencia reactiva de -0,6341 p.u., es decir 41 MW y -130 Mvar respectivamente, como se muestra en la figura 3.21.. Figura 3.21. Diagrama PQ a un voltaje de 0,951. observa en la figura siguiente..

(89) 0,04 0,03 0,02 0,01 -0,00 -0,01. 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. UEL2: vuel. 0,9625 0,9600 0,9575 0,9550 0,9525 0,9500. 0,00. G1: Terminal Voltage in p.u.. -115,00 -125,00 -135,00 -145,00 -155,00 -165,00. 0,00. 10,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 41,045 41,020 40,995 40,970 40,945 40,920. 0,00. 10,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba UEL. Date: 1/14/2019 Annex: /4. Figura 3.22. Potencia Activa. de potencia reactiva absorbida. ..

(90) 0,04 0,03 0,02 0,01 -0,00 -0,01 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. VCO CCS: vuel 0,016 0,012 0,008 0,004 0,000 -0,004. 0,00 VCO CCS: yi2. 0,021 0,017 0,013 0,009 0,005 0,001. 0,00 VCO CCS: yi3. Date: 1/14/2019 Annex: /8. Figura 3.23. Como se observa en el grafico 3.22, el punto de opera. 452. segundos, en este punto, el par PQ se encuentra ligeramente fuera del. 1,20 [pri.Ohm] 1,10. 1,00. 0,90. 0,80. 0,70 Zone (A ll): Polarizing 0,60 Tripping Time: 9999,999 s 0,50. 0,40. 0,30. 0,20. 0,10. -0,90. -0,80. -0,70. -0,60. -0,50. -0,40. -0,30. -0,20. -0,10. 0,00. 0,10. 0,20. 0,30. 0,40. 0,50. 0,60. 0,70 R-X Plot. [pri.Ohm] Date: 1/14/2019 Annex:. (a). impuesto.

(91) (b) Figura 3.24.. 10,452 segundos con voltaje de 0,957 p.u., (a)Diagrama RX, (b)Diagrama PQ. 0,96 p.u., como se muestra en la figura 3.25.. Figura 3.25. Diagrama PQ con voltaje de 0,96 p.u..

(92) y se provoca la apertura del interruptor del generador, como se muestra en la figura 3.26. 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. G1: Terminal Voltage in p.u.. 50,00 0,00 -50,00 -100,00 -150,00 -200,00. 0,00. 10,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 50,00 37,50 25,00 12,50 0,00 -12,50. 0,00. 10,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba UEL. Date: 1/9/2019 Annex: /6. Figura 3.26. Voltaje terminal, Potencia Reactiva, Potencia Activa 3.27 muestra el instante en el que el punto. 5 segundos.

(93) 1,08 [pri.Ohm] 0,99. 0,90. 0,81. 0,72. 0,63 Zone (All): Polarizing 0,54 Tripping Time: 9999,999 s 0,45. 0,36. 0,27. 0,18. 0,09. -0,81. -0,72. -0,63. -0,54. -0,45. -0,36. -0,27. -0,18. -0,09. 0,00. 0,09. 0,18. 0,27. 0,36. 0,45. 0,54. 0,63 R-X Plot. [pri.Ohm] Date: 1/14/2019 Annex:. (a). (b) Figura 3.27.. voltaje de 0,949 p.u., (a) Diagrama RX, (b) Diagrama PQ.

(94) 3.2. n en Sobre. 3.2.1. requeridos se realizan simulaciones aumentando el valor de referencia en el regulador de voltaje con el fin de llevar al generador a un funcionamiento sobr. unidad, el cual en este caso, a. Para estas simulaciones se desactiva el limitador V/Hz para lograr que los generadores. , todas las unidades se encuentran inicialmente despachando 100 MW con un voltaje de 1,05 en sus terminales. Se cambia la referencia a los 2 segundos para llevar a los generadores a aumentar el voltaje hasta 1,133 voltios en p.u. 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30. 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00 -30,00. 0,00. 0,00. 125,00. 250,00. 375,00. 500,00. [s]. 625,00. 125,00. 250,00. 375,00. 500,00. [s]. 625,00. 250,00. 375,00. 500,00. [s]. 625,00. 250,00. 375,00. 500,00. [s]. 625,00. G1: Active Pow er in MW. 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 -10,00. 0,00. 125,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 1,16 1,13 1,10 1,07 1,04 1,01. 0,00. 125,00 1: Voltage, Magnitude in p.u.. Prueba VHz. Date: 1/8/2019 Annex: /8. Figura 3.28..

(95) o que se muestra en la figura 3.29.. Figura 3.29.. tiempo desde que el voltaje pasa el 1,1 p.u. (valor de pick up) hasta que se abre el interruptor. En este caso, el voltaje llega a 1.1 p.u. a los 3,392 segundos y el interruptor se abre a los 558,. or tanto el intervalo. es de 554,964 segundos. Si graficamos el punto (1,133; 554,964) correspondiente al voltaje y el intervalo de tiempo, coinc que proporciona el fabricante, la cur. . Es importante es una. puede verse alterada ligeramente, por lo que el punto (1,133; 554,964), no cae exac.

(96) Figura 3.30. , todas las unidades se encuentran despachando 100 MW con un voltaje de 1,05 en sus terminales. Se cambia la referencia para llevar a los generadores a aumentar el voltaje hasta 1,166 voltios en p.u. 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30. 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00 -30,00. 0,00. 0,00. 40,00. 80,00. 120,00. 160,00. [s]. 200,00. 40,00. 80,00. 120,00. 160,00. [s]. 200,00. 80,00. 120,00. 160,00. [s]. 200,00. 80,00. 120,00. 160,00. [s]. 200,00. G1: Active Pow er in MW. 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 -20,00. 0,00. 40,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 1,21 1,17 1,13 1,09 1,05 1,01. 0,00. 40,00 1: Voltage, Magnitude in p.u.. Prueba VHz. Date: 1/8/2019 Annex: /8. Figura 3.31..

(97) En este caso, el voltaje llega a 1,1 p.u. a los 3,112 segundos y el interruptor se abre a los 169,. t. Por tanto el intervalo es de 166,62. segundos. Si graficamos el punto (1,166; 166,62) correspondiente al voltaje y el intervalo de tiempo, tenemos la figura 3.32. Figura 3.32. , todas las unidades se encuentran despachando 100 MW con un voltaje de 1, or lo que se requiere llevar al voltaje a superar el valor de 1,25 p.u. que es .. Figura 3.33..

(98) Para comprobar el funcionam voltaje llega a 1,25 p.u. y el tiempo donde se abre el interruptor, el lapso debe ser de 1 segundo. 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30. 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00 -30,00. 0,00. 0,00. 2,00. 4,00. 6,00. 8,00. [s]. 10,00. 2,00. 4,00. 6,00. 8,00. [s]. 10,00. 4,00. 6,00. 8,00. [s]. 10,00. 4,00. 6,00. 8,00. [s]. 10,00. G1: Active Pow er in MW. 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00 -30,00. 0,00. 2,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 1,50 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00. 0,00. 2,00 1: Voltage, Magnitude in p.u.. Prueba VHz. Date: 1/8/2019 Annex: /8. Figura 3.34. terminal S. mostrada en la figura 3.34, el voltaje llega a 1,25 p.u. a. los 4,38 segundos y el interruptor se abre a los 5, correctamente con el retardo de 1 segundo programado. 3.2.2. definido en sus dos niveles. voltaje (59). . a actuar cuando. el voltaje sobrepasa el 110% del voltaje nominal..

(99) 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30. 1,135 1,110 1,085 1,060 1,035 1,010. 0,00. 0,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 1: Voltage, Magnitude in p.u.. 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 -10,00. 0,00. 3,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00 -30,00. 0,00. 3,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba Bajo voltaje. Date: 1/24/2019 Annex: /5. Figura 3.35. El voltaje. 228 segundos por tanto, con el retardo de 2,5 728 segundos como se observa en la figura 3.35. , e. cuando pasa el 130% del voltaje nominal..

(100) 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30. 1,50 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00. 0,00. 0,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 1: Voltage, Magnitude in p.u.. 160,00 120,00 80,00 40,00 0,00 -40,00. 0,00. 3,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00 -30,00. 0,00. 3,00 G1: Active Pow er in MW. Prueba Bajo voltaje. Date: 1/24/2019 Annex: /5. Figura 3.36. El voltaje terminal llega al 130% del voltaje nominal a los 8, 8,382 segundos por el retardo de 0,3 segundos configurado como se observa en la figura 3.36. 3.2.3. (V/Hz). Dado que en estas simulaciones se mantiene la frecuencia p el valor nominal, el valor en p.u. del voltaje en terminales es el mismo que el valor de la. , con 7 generadores operando cada uno a 120 MW y 1,05 V en los terminales. Se sube el valor de referencia en el AVR a todas las unidades para aumentar es de 1,. voltaje de 1,05 p.u., el ente el momento que se produce el evento como se observa. en la figura 3.37 suma del AVR con el signo negativo ya que se requiere en este caso reducir el nivel de.

(101) 0,08 0,06 0,04 0,02 -0,00 -0,02 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. limitador v/Hz: voel. 1,13 1,11 1,09 1,07 1,05 1,03. 0,00. 10,00 G1: Terminal Voltage in p.u.. 1,30 1,27 1,24 1,21 1,18 1,15. 0,00. 10,00 G1: Excitation Current in p.u.. Prueba limVHz. Date: 1/14/2019 Annex: /3. Figura 3.37.. seguro, donde impide . ,. voltaje.

(102) 0,08 0,06 0,04 0,02 -0,00 -0,02. 0,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 3,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. 6,00. 9,00. 12,00. [s]. 15,00. limitador v/Hz: voel. 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30. 1,20 1,16 1,12 1,08 1,04 1,00. 0,00. 0,00. 1: Voltage, Magnitude in p.u.. 1,70 1,50 1,30 1,10 0,90 0,70. 0,00. 3,00 G1: Excitation Current in p.u.. Prueba limVHz. Date: 2/9/2019 Annex: /3. Figura 03.38.. voltaje, Voltaje terminal,. Como se ve en la figura 3.38 significativa, a pesar de que el limitador V/H de sobrevoltaje. , con las mismas condiciones iniciales de las anteriores simulaciones. En este caso se simula una pertur de sobre magnitud del evento simulado, opera figura 3.39 y 3.40.. la.

(103) 0,08 0,06 0,04 0,02 -0,00 -0,02 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. limitador v/Hz: voel 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 0,90. 0,00. 10,00 1: Voltage, Magnitude in p.u.. 2,00 1,60 1,20 0,80 0,40 0,00. 0,00. 10,00 G1: Excitation Current in p.u.. Prueba limVHz. Date: 1/14/2019 Annex: /3. Figura 3.39. 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 -0,30. 160,00 120,00 80,00 40,00 0,00 -40,00. 0,00. 0,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 10,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. 20,00. 30,00. 40,00. [s]. 50,00. G1: Active Pow er in MW 120,00 90,00 60,00 30,00 0,00 -30,00. 0,00. 10,00 G1: Reactive Pow er in Mvar. 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 0,90. 0,00. 10,00 1: Voltage, Magnitude in p.u.. Prueba VHz. Date: 1/14/2019 Annex: /10. Figura 3.40..

(104) su. limitador de sobrexcita. voltaje..

(105) 4. CONCLUSIONES va de capacidad de los generadores de la central Coca Codo Sinclair. construida, es. la reactancia del transformador. S slack, incluso cuando hay un ramal secundario; es decir cuando red que se quiere reducir existe un ramal significativo del sistema de potencia. potencia que se ejecuta tanto en el equivalente de red como en el sistema de potencia completo es igual, entonces se puede realizar simulaciones en el equivalente con la .. limitador de subexci en un solo plano, ya sea P-Q o Rlimitadores del regulador de voltaje.. margen de estabilidad en estado estable.. Codo Sinclair puede ser ampliada de acuerdo a los valores establecido en el presente. La uti innecesaria en generadores con rotor de polos salientes, como es el caso, debido a l plano RX, las dos zo.

(106) configura. 5. RECOMENDACIONES. circuitos en el circuito de campo, otras; para poder replicar eventos reales y comprobar el correcto funcionamiento de. Se recomienda realizar un estudio para conocer las diferencias entre u tivo y elemento direccional;. entre la tica hace. del generador. Se recomienda realizar un algoritmo en MATLAB que permita obtener los datos de potencia activa.

(107) 6. REFERE [1] Z. Bukhala, S. Conrad, T. Crawley, J. Gardell, R. Hamilton, I. Hasenwinkle, D. Herbst, L. Henriksen, G. Johnson, P. Kerrigan, S. Khan, G. Kobet, P. Kumar, S. Patel, B. Nelson, D. Sevcik, M. Thompson, J. Uchiyama, S. Usman, P. Waudby, M. Yalla, "Coordination of generator protection with generator excitation control and generator capability; working group j-5 of the rotating machinery subcommittee power system relay committee", Proc. IEEE Power Eng. Soc. General Meeting, 2007. [2] IEEE Guide for AC Generator Protection, IEEE Standard C37.102, 2006. [3]. CCS-MO-EEa-. SINOHYDRO. CORPORATION LIMITED, Ecuador. [4] IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies, Standard 421.5, 2016. [5] IEEE Standard for Salient-Pole 50 Hz and 60 Hz Synchronous Generators and Generator/Motors for Hydraulic Turbine Applications Rated 5 MVA and Above, IEEE Standard C50.12, 2005. [6] P. Kundur, Power System Stability and Control, On. Toronto: McGraw Hill, 1993.. Curvas de Capacidad de Gene julio 2013. [8 Meeting, 2009. [9] PR-EQM-RPS-P-F-0005, Setting Calculations of Generator-Transformer Protection Relay, SINOHYDRO CORPORATION LIMITED, Ecuador. [10. In. Coca Codo Sinclair, Ed. Tenerife, piso 11, Quito-Ecuador. [11] [12 Thesis, University of KwaZulu-Natal, South Africa, 2016. [13] IEEE Standard for Cylindrical-Rotor 50 Hz and 60 Hz Synchronous Generators Rated 10 MVA and Above, IEEE Standard C50.13, 2005..

(108) [14] Z. P. Shi, J. P. Wang, Z. Gagic, "The comparison and analysis for loss of excitation protection schemes in generator protection", Proc. Int. Conf. Develop. Power Syst. Protect, 2012. [15] A. Murdoch, "Generator over excitation capability and excitation system limiters", Proc. Panel Session Summary IEEE/PES 2001 Winter Power Meeting, vol. 1, pp. 215220, 2001. [16 2009 [17. [18] A. P. estable. de las unidades grado,. , Quito, 2019.

(109) 7. ANEXOS ANEXO I. Xd Xq: reactancia XTG: reactancia del transformador XminSG: reactancia de secuencia positiva del sistema en g. Ifg: corriente de campo del generador IT: corriente terminal del generador VT: voltaje terminal del generador VUC: magnitud del fasor del punto operativo centro UEL VUR: magnitud del fasor del radio UEL VUerr KUC. centro UEL. KUR KUL: valor de ganancia proporcional UEL KUI: valor de ganancia integral UEL TU1, TU3: constantes de tiempo en adelanto UEL TU2, TU4: constantes de tiempo en atraso UEL VUEL PT: potencia activa de salida del generador QT: potencia reactiva de salida del generador VF VFB: s. del integrador. k1: exponente de voltaje de terminal aplicado a la entrada de potencia activa UEL k2: exponente de voltaje de terminal aplicado a la salida de potencia reactiva UEL KUF KFB: ganancia asociada a UEL.

(110) TUL: constante de tiempo asociada a integrador opcional UEL TUP: constante de tiempo del filtro de potencia activa UEL TUQ: constante de tiempo del filtro de potencia reactiva UEL TUV: constante de tiempo del filtro de voltaje UEL Ve: voltaje de campo Ie: corriente de campo XFD1: primer valor de la curva (voltaje/corriente) del OEL Time1: primer valor de tiempo de la curva del OEL XFD2: segundo valor de la curva (voltaje/corriente) del OEL Time2: segundo valor de tiempo de la curva del OEL XFD3: tercer valor de la curva (voltaje/corriente) del OEL Time3: tercer valor de tiempo de la curva del OEL XFDdes XFDres: valor de XFD nominal Kmx: ganancia del limitador OEL. Et: voltaje de salida del generador f: frecuencia del generador VZLM KZ1: g. ZLM. KZ2: ganancia de la salida del integrador del limitador V/Hz. Snominal: potencia aparente nominal del generador fpnominal: factor de potencia nominal del generador Enom: voltaje de interno nominal del generador Pnom: potencia activa nominal del generador Pg: potencia activa generada Qg: potencia reactiva generada. je terminal y la corriente del generador Ir: corriente en el eje real.

(111) Ii: corriente en el eje imaginario MEE: porcentaje de margen de estabilidad.

(112) ANEXO II PRO CENTRAL COCA CODO SINCLAIR.

(113)

(114)

(115) ANEXO III PAR. MODELOS DEL AVR Y PSS DE LA CENTRAL COCA CODO SINCLAIR. autom. estabilizador de sistemas. cable de datos conectado desde el gabinete de control del generador hasta la computadora del operador.. Figura A2.1. Ventana del software.

(116) Figura A2.2. Ventana del software. Figura A2.3. Ventana del software. generador.

(117) Figura A2.4. Ventana del software 9 al 68). Figura A2.5. Ventana del software.

(118) ANEXO IV MODELO DEL GOBERNADOR DE LAS TURBINAS DE LA CENTRAL COCA SINCLAIR (REGULADOR DE VELOCIDAD).

(119) ANEXO V MODELO DEL REGULADOR DE VELOCIDAD DE LA CENTRAL COCCA CODO SINCLAIR. e del gobernador de las turbinas a donde se pueden exportar datos tomados directamente del sistema de control.. Figura A4.1..

(120) Figura A4.2..

(121) Figura A4.3. L.

(122) Figura A4.4..

(123) Figura A4.5..

(124) Figura A4.6..

(125) ANEXO VI CRVA DE CAPACIDAD DEL FABRICANTE DE LOS GENERADORES DE LA CENTRAL COCA CODO SINCLAIR.

(126) ORDEN DE EMPASTADO.

(127)