Modelos de alimentadores de prueba

Los primeros modelos desarrollados por el TFWG representaban el tipo de sistemas radiales desequilibrados que es común en América del Norte. Debido a que estos alimentadores fueron los primeros que se lanzaron, eran de tamaño relativamente pequeño y se centraban en representar las características del sistema desequilibrado. Como se dijo anteriormente, estos alimentadores fueron diseñados para probar algoritmos de flujo de potencia, que más tarde se utilizarían para probar la capacidad de modelar una amplia gama de elementos del sistema de distribución, especialmente transformadores. En la Tabla 1-3 se resumen las características principales de cada uno de ellos.

Tabla 1-3. Características principales de alimentadores de prueba publicados por IEEE [ 6 ]

ID Longitud (km)

Voltaje primario (kV)

Número de clientes/cargas

Carga pico

(MVA) DG (MVA)

13 nodos 2.5 4.16 9 3.6 0

123 nodos 12 4.16 114 3.8 0

34 nodos 94 24.9 24 1.6 0

37 nodos 5.5 4.8 25 2.73 0

4 nodos 1.3 12.47 1 6.3 0

NEV 1.82 12.47 1 8.9 0

8500 nodos 170 12.47 1177 11.1 0

CRF 81.7 12.47/24.9 36 4.17 0.15

342 nodos 15.2 13.2 624 49.4 0

En el repositorio de IEEE Test Feeder [ 21 ] se encuentran disponibles estos alimentadores de prueba y también otros que no fueron desarrollados en el presente trabajo.

En las siguientes secciones se realizará un análisis más detallado de cada uno de estos alimentadores de prueba. [ 6 ] [ 12 ]

1.4.1.1 Alimentador de prueba de 4 nodos

Este alimentador no formaba parte del conjunto original de sistemas de prueba publicado en 1991. El propósito principal de este alimentador de prueba es proporcionar un sistema simple para probar todas las conexiones de transformadores trifásicos posibles. Las características del alimentador son:

1. Posee dos segmentos de línea con un banco de transformadores trifásico conectado entre los dos segmentos.

2. Los datos se especifican para conexiones de transformadores trifásicos "cerrados" y para conexiones "abiertas".

3. Los datos del transformador se especifican para pruebas de tomas step-up y step-down.

El voltaje primario es de 12,47 kV, mientras que el voltaje secundario puede ser de 4,16 kV o 24,9 kV.

4. Los valores se especifican para carga equilibrada y desequilibrada en el nodo más remoto.

Los resultados de las pruebas para este alimentador incluyen las siguientes conexiones de los transformadores para operaciones step-up y step-down y para carga equilibrada y desequilibrada.

i. Estrella con puesta a tierra – Estrella con puesta a tierra ii. Estrella con conexión a tierra – Triángulo

iii. Estrella sin conexión a tierra – Triángulo iv. Triángulo - Estrella conectada a tierra

v. Triángulo - Triángulo

vi. Estrella abierta - Triángulo abierto

1.4.1.2 Alimentador de prueba de 13 nodos

Este alimentador es muy pequeño y, sin embargo, muestra algunas características muy interesantes.

1. Tiene un nivel de carga elevado si se lo compara con alimentadores típicos de 4,16 kV.

2. Tiene un regulador de voltaje de subestación que consta de tres unidades monofásicas conectadas en estrella.

3. Posee líneas aéreas y subterráneas con variedad de fases.

4. Cuenta con bancos de capacitores en derivación.

5. Posee un transformador en línea.

6. Presenta cargas desequilibradas puntuales y distribuidas.

Proporciona una buena prueba de la convergencia de un programa en el caso de un sistema

1.4.1.3 Alimentador de prueba de 34 nodos

Este alimentador es un alimentador real ubicado en Arizona. La tensión nominal del alimentador es de 24,9 kV. Algunas de sus características principales son:

1. Es una red muy extensa y está ligeramente cargada si se la compara con alimentadores típicos de 24,9 kV.

2. Se requieren dos reguladores de tensión en línea para mantener un buen perfil de voltaje que satisfaga el estándar de la norma ANSI C84.1.

3. Cuenta con un transformador en línea que reduce el voltaje a 4,16 kV para una sección corta del alimentador.

4. La carga es desequilibrada, con cargas "puntuales" y "distribuidas". Se supone que las cargas distribuidas están conectadas en el centro del segmento de línea. Las cargas son del tipo PQ (potencia constante), corriente constante e impedancia constante.

5. Posee capacitores de derivación.

Debido a la longitud del alimentador y la carga desequilibrada, permite estudiar los problemas de convergencia de flujo de potencia. [ 6 ]

1.4.1.4 Alimentador de prueba de 37 nodos

Este alimentador es un alimentador real ubicado en California. Las características del alimentador son:

1. Cuenta con conexión trifásica del transformador en Dd que funciona a una tensión nominal de 4,8 kV.

2. Todos los tramos de línea son subterráneos.

3. Tiene un regulador de tensión de subestación compuesto por dos unidades monofásicas conectadas en triángulo abierto.

4. Todas las cargas son cargas "puntuales" y son del tipo PQ (potencia constante), corriente constante e impedancia constante.

5. La carga es muy desequilibrada.

1.4.1.5 Alimentador de prueba de 123 nodos

El alimentador de prueba de 123 nodos de IEEE opera a un voltaje nominal de 4.16 kV, es un sistema de tamaño mediano que consta de múltiples reguladores de voltaje y capacitores de derivación para solventar los problemas de caída de voltaje. Hay suficientes interruptores en el alimentador para que se puedan probar los procedimientos de configuración "óptimos".

Este es el alimentador más completo y se caracteriza por:

1. Tramos de líneas aéreas y subterráneas con varias fases.

2. Carga desequilibrada con todas las combinaciones de tipos de carga, PQ (potencia constante), I constante, Z constante.

3. Todas las cargas son "cargas puntuales" ubicadas en cada uno de los nodos.

4. Reguladores de voltaje de cuatro pasos.

5. Bancos de capacitores de derivación.

6. Conmutación para proporcionar rutas alternativas de flujo de potencia.

Este alimentador no tiene problemas de convergencia. Los cuatro reguladores de voltaje que posee proporcionan una buena prueba para asegurar que el cambio de las tomas de los reguladores individuales esté coordinado.

1.4.1.6 Alimentador de prueba de voltaje a neutro (NEV)

La proliferación de armónicos que generan las cargas residenciales está produciendo un aumento de los NEVs. Hoy en día, el modelado de NEV (voltaje a neutro) se está convirtiendo en un tema importante, sin embargo, requiere redes de prueba más detalladas. Este alimentador de prueba incluye explícitamente las resistencias de tierra de los polos y tiene como objetivo comprender el impacto en los niveles de voltaje de contacto y NEV bajo diferentes parámetros de sección del conductor neutro o resistencia de tierra. Se usa principalmente en estudios de modelado de carga y análisis de armónicos.

1.4.1.7 Alimentador de prueba de 8500 nodos

Este alimentador de prueba se obtuvo de una red de distribución real de EE.UU. con algunos cambios leves. El objetivo de este alimentador es proporcionar una red de referencia a gran escala que permita a los investigadores probar algoritmos en un sistema más realista y de mayor escala. Las coordenadas relativas del bus se incluyen en los datos del alimentador.

Comprende varias características comunes de América del Norte, como una penetración profunda de los reguladores de voltaje, bancos de capacitores por fase, fases secundarias de bajo voltaje y transformadores de derivación centrada. Se publicó en dos versiones diferentes, una versión de carga secundaria equilibrada y otra más realista con cargas secundarias desequilibradas. El nivel de voltaje primario es de 12,47 kV y los secundarios se dividen entre 120 y 240 V. Este alimentador de prueba se usa ampliamente en estudios de integración de DER y redes inteligentes.

1.4.1.8 Alimentador de prueba de distribución Integral (CTF)

Este alimentador de prueba tiene como objetivo presentar una red diversa y detallada donde se incluyen la mayoría de las configuraciones y equipos disponibles. La inclusión de

red. Esta capacidad, combinada con varios tipos de equipos diferentes como líneas aéreas y subterráneas, transformadores disímiles, reguladores de voltaje de paso, máquinas de inducción, bancos de capacitores y la combinación de cargas desequilibradas distribuidas y puntuales, da como resultado una red notablemente completa donde se pueden probar muchas posibilidades. A pesar de ser tan completo, este alimentador de prueba ha sido diseñado para problemas de pruebas de software y fuera de esta aplicación los resultados pueden ser poco realistas. Se usa a menudo en el análisis de redes inteligentes.

1.4.1.9 Alimentador de prueba de 342 nodos

Este sistema de prueba contiene un conjunto de ocho alimentadores primarios de 13,2 kV conectados mediante transformadores triángulo/estrella a tierra a una red mallada de baja tensión para alimentar 50 MVA de cargas desequilibradas. La red de baja tensión diferencia entre el sistema de red de 120/208 V (utilizado en áreas de alta densidad) y el sistema de red de 277/480 V (utilizado en grandes centros de carga).

El objetivo de este sistema de prueba es proporcionar una referencia para los investigadores cuyo objetivo es la evaluación de algoritmos en redes de distribución no radiales. Ha sido diseñado para tratar problemas como sistemas muy interconectados con varias líneas y transformadores de baja tensión en paralelo. Se utiliza principalmente en estudios de DER y análisis de planificación de comunicaciones.