desarrollo de simuladores experimentales de sistemas ... · sepi-esime-zac ipn. ingeniería...
TRANSCRIPT
1SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 1
Desarrollo de Simuladores Experimentales de
Sistemas Interconectados y Máquinas Eléctricas
Daniel Ruiz Vega
Escuela de Verano de Potencia, CUCEI, Universidad de Guadalajara, Jalisco,
28 de Agosto de 2014.
2SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 2
Simulador Experimental de Sistemas de Potencia
a) Generador síncrono de 5 kVA
Figura: Máquina síncronas del simulador
c) Generador síncrono
de 9 kVA
b) Máquina generalizada
Mawdsley
d) Micromáquinas síncronas de 4.5 kVA e) Máquina generalizada AEI
3SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 3
• 33 reactores monofásicos de diferentes impedancias para modelar líneas detransmisión.
• 23 módulos trifásicos para representar cargas estáticas capacitivas, inductivasy resistivas.
• 26 capacitores para modelar el efecto capacitivo de líneas de transmisión.
• 4 transformadores y tres reactores trifásicos
Cuenta con los siguientes equipos para la red de transmisión y cargas:
Simulador Experimental de Sistemas de Potencia
• 2 controles de excitación Basler 200 para las micromáquinas síncronas.
• 2 controles de excitación Basler 125-15 para la máquina educacional y elgenerador de 9 kVA.
• 3 controles de velocidad, dos ABB 400DCS y un control Reliance electric.
• 1 medidor de ángulo de carga de máquinas síncronas diseñado y construidopor el grupo.
Cuenta con los siguientes equipos de control de los generadores:
Fig. : Diagrama fasorial de una
máquina síncrona de polos
salientes.
De donde:
Eq: Voltaje interno.
d: Ángulo de carga eléctrico del rotor
Vt: Voltaje en las terminales de la máquina síncrona.
It: Corriente de línea.
4
q: Ángulo entre la corriente y el voltaje en lasterminales de la máquina.
xq: Reactancia de cuadratura.
ra: Resistencia de armadura de la máquinasíncrona.
Determinación teórica del valor del ángulo de carga
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos
M
Control de
velocidad
Armadura
Campo
+
-
+
-
A
B
C
RAV
Campo
Módulo de
potencia
+
Interruptores
trifásicos
Generador Síncrono
Primo Motor
de CD
Fuente Externa
a b c
220 V 60 Hz
a b c
220 V60 Hz
Fuente Externa
Opto Acoplador
Transductor de la Señal en
las Terminales de Voltaje
(Etapa 1b)
Transductor de la Señal del
Opto Acoplador
(Etapa 1a)
Microcontrolador
(Etapa 2)
Convertidor
Digital-Analógico
(Etapa 3)
Osciloscopio
Ángulo de Carga en
estado Transitorio
Medidor de
Ángulo
de Carga
Fig. 3: Diagrama general del medidor de
ángulo de carga mostrando su conexión
con la máquina síncrona.
5SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos
Etapas del medidor de Ángulo de Carga
Pruebas de respuesta en vacío Pruebas de incremento de carga
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
10
20
30
40
50
60
70
Tiempo [ms]
Án
gu
lo d
e c
arg
a d
[°]
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
10
20
30
40
50
60
70
Tiempo [ms]
Án
gu
lo d
e c
arg
a d
[°]
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
10
20
30
40
50
60
70
Tiempo [ms]
Án
gu
lo d
e c
arg
a d
[°]
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
10
20
30
40
50
60
70
Tiempo [ms]
Án
gu
lo d
e c
arg
a d
[°]
Polo
sS
ali
ente
sP
olo
sL
iso
s
6
Pruebas experimentales del medidor de Ángulo de Carga
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos
PruebaMáquina de polos salientes Máquina de polos lisos
P δ Diferencia P δ Diferencia
Aumento de cargaresistiva
687.5 4.789 687.5 2.2941375 2.506 1375 2.349
2062.5 1.687 2062.5 4.2182750 1.621 2750 2.112
Arranque delmotor de inducciónen vacío
≈ 0 0.098 ≈ 0 0.042
Diferencias entre los valores teóricos y
los medidos obtenidos durante la pruebas
Se observa de la tabla anterior que existe una diferencia promedio
de ± 2.6º entre los valores teóricos y los valores obtenidos durante
las pruebas. Esto corresponde, con respecto a un ángulo máximo
teórico posible de 90º, a un error porcentual de 2.88%.
7SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos
Validación de Resultados del medidor de Ángulo de Carga
8SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 8
Validación de los Controles Primarios
a) Modelo del lazo de control de voltaje
de la micromáquina de polos salientes
b) Comparación de los resultados
de la prueba de escalón del control
d) Medición transitoria del ángulo de carga de la
micromáquina de polos salientes ante aumentos de carga
c) Respuesta del control de velocidad de la micromáquina de
polos salientes ante un aumento de carga
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
200
210
220
230
240
250
260
Tiempo [s]
Vo
lta
je [
V]
Valor experimental
Valor teórico
Valor experimental filtrado
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
10
20
30
40
50
60
70
Tiempo [ms]
Án
gu
lo d
e c
arg
a d
[°]
La carta de operación es una gráfica que especifica los límites
seguros de operación permanente de una máquina síncrona en un
plano cartesiano, con ejes que indican las potencias activa y
reactiva (P, Q) en las terminales de la máquina.
En general, la carta de operación muestra 4 límites principales
básicos:
•Límite de corriente del devanado del rotor.
•Límite de corriente del devanado del estator.
•Límite de estabilidad.
•Límite del primomotor.
Carta de Operación de la Máquina Síncrona
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 9
Como ejemplo para graficar la carta de operación de una máquina de polos lisos se ocuparán
los siguientes datos:
• Capacidad de la máquina = 58000000 VA
• Tensión de fase de la Máquina = 9526.27 V
• Factor de potencia = 0.862 atrasado
• Reactancia en eje directo = 8.91 Ω/fase
Ventana principal del programa (ingreso de datos).
Programa para Graficar la Carta de Operación
de una Máquina Síncrona
Los datos se deben ingresar en
la ventana principal del programa
como se muestra en la imagen.
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 10
Al hacer clic en el botón “Trazar carta” el programa mostrará la carta de
operación de la máquina y su diagrama fasorial y límites de operación graficados
por separado.
Diagrama fasorial y límites de operación.Carta de operación en valores p.u.
(convención europea).
-0.5 0 0.50
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Diagrama fasorial
Pote
ncia
Activa (
p.u
.)
Potencia Reactiva (p.u.)
-1 -0.5 0 0.5 1
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Límite de Corriente del Estator
Pote
ncia
Activa (
p.u
.)
Potencia Reactiva (p.u.)
-1.5 -1 -0.5 0 0.5
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
Límite de Corriente del Rotor
Pote
ncia
Activa (
p.u
.)
Potencia Reactiva (p.u.)
-1.5 -1 -0.5 0 0.5
0
0.5
1
1.5
Distintos límites de operación
Pote
ncia
Activa (
p.u
.)
Potencia Reactiva (p.u.)
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Carta de Operación
Po
ten
cia
Activa
(p
.u.)
Potencia Reactiva (p.u.)
Programa para Graficar la Carta de Operación
de una Máquina Síncrona
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 11
M
Armadura
Campo
Tacómetro óptico (6)
+
-
+
-
A
B
C
Campo+
ab
c
220 V
60 Hz
Off
+ - + -
COM10 A V
0.00 A
Ampérmetro
digital (8)
Fuentes de tensión
variable de C.D. (1)
Analizador de
Potencia eléctrica
trifásica (9)
Generador (11)Motor de C.D. (5)
Off
Fuente de C.D.
Tensión variable (2)
Interruptor de
sincronización
(10)
Lámparas de
sincronización (7)
Bus infinito
3f (12)
Off
Fuente C.D.
Tensión fija (4)
Reóstato (3)
Prueba para Determinar la Carta de Operación
de una Máquina Síncrona
Diagrama de conexión
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 12
-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Carta de OperaciónP
ote
ncia
Activa
(W
atts)
Potencia Reactiva (VAr's)
Comparación entre la Carta Teórica y Práctica de la
Máquina de Polos Salientes (Control Manual)
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 13
-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Carta de OperaciónP
ote
ncia
Activa
(W
atts)
Potencia Reactiva (VAr's)
Región
inestable
Comparación entre la Carta Teórica y Práctica de la
Máquina de Polos Salientes (Control Automático)
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 14
M
Control de
velocidad
Armadura
Campo
Tacómetro óptico
1200
Osciloscopio
Con canales con
referencia común
A
B
C
Basler DECS 125-15
Campo
+ Interruptores
termomagnéticos
trifásicos
a b c
220 V 60 Hz
TP
Alimentación
Sensado de voltaje
Sensado de
corriente
Máquina
educacional de
5 kVA
TC
Off Off
Primo motor de
CD
M
Control de
velocidad
Armadura
Campo
Tacómetro óptico
1800
A
B
C
Basler DECS 200
Campo
+
a b c
220 V 60 Hz
Alimentación
Sensado de
voltaje
Sensado de
corriente
Micro máquina
de polos
salientes
TC
Off
Primo motor de
CD
Off
a b c
220 V
60 Hz
Off
Cable trifásico de
40 mts. aprox.
TP
M Off
Motor de inducción
de 3 HP
Fig. Diagrama
esquemático de la
interconexión de la
máquina educacional con
la micromáquina de polos
salientes.
Validación de la sintonización
de controles de excitaciónCompensadores de reactivos
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 15
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10.97
0.98
0.99
1
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
Corriente A [pu]
Vo
lta
je T
erm
ina
l V
T [
pu
]
Compensación de 3% en ambas máquinas
VREF del
RAV
M. Educacional 0.38
M.M. polos salientes 0.33
0.989
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10.9
0.92
0.94
0.96
0.98
1
1.02
1.04
1.06
1.08
1.1
Corriente A [pu]
Vo
lta
je T
erm
ina
l V
T [
pu
]
Compensación de 3% para G1
Compensación de 6% para G2
0.211 0.434
0.987
Fig. A. Caso 1 de la interconexión con carga. Fig. B. Caso 2 de la interconexión con carga.
16SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos
Validación de la sintonización
de controles de excitaciónCompensadores de reactivos
Fig. Diagrama
esquemático del
desarrollo futuro
esperado del simulador
experimental del
laboratorio.
Desarrollo de un Sistema Multimáquinas con una
Planta Solar y un VFT
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 17
5
1
3
2
Red del SEP VFT
M. Síncrona
Educacional
con controles
Micromáquina de
polos lisos
con controles
Micromáquina de
polos salientes
con controles
Planta Solar con
Baterías
4
Bus infinito
(CFE)
6
18SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 18
• Es una herramienta de investigación quepermitirá consolidar las líneas deinvestigación de los profesores nuevosen las áreas de protección de SEP,estabilidad, máquinas eléctricas,transitorios electromagnéticos, altatensión y electrónica de potencia.
• Adicionalmente, este equipo seráempleado para ampliar los convenios decolaboración con la industria y otrasinstituciones académicas, nacionales yextranjeras.
• Es un simulador con 8 núcleos que puedesimular sistemas de potencia de hasta 86nodos y que puede probar equipos enlazo cerrado.
Simulador Híbrido de Sistemas de Potencia
Este equipo complementa y mejora de manera importante la infraestructura experimental de laboratorios de investigación de los programas de posgrado en ingeniería eléctrica
Simulador en Tiempo Real
19SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 19
Conexión del relevador para la prueba
de lazo cerrado.
Sistema de prueba del relevador comercial
8
110 km 110 kmG3
G4
311
9
10
4L9
25 km10 km
Area 2
C9
G1
G2
1 5
7
6
2L1
25 km 10 km
Area 1
C1
BRK1
R F1 F2
Respuesta del
relevador Relevador Comercial
Voltajes & Corrientes en tiempo
real de RTDS
Simulador Digital en Tiempo Real
Cabinet (Front view)
--Power Bar
RT-
LA
B
RT-
LA
B
RT-
LA
B
MODULE #1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
T
P
1
C
H
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
2
T
P
2
C
H
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
1
T
P
1
1
C
H
1
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
3
T
P
3
C
H
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
4
T
P
4
C
H
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
5
T
P
5
C
H
5
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
6
T
P
6
C
H
6
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
7
T
P
7
C
H
7
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
4
T
P
1
4
C
H
1
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
3
T
P
1
3
C
H
1
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
2
T
P
1
2
C
H
1
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
0
T
P
1
0
C
H
1
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
9
T
P
9
C
H
9
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
8
T
P
8
C
H
8
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
0
T
P
0
C
H
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
5
T
P
1
5
C
H
1
5
MODULE #2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
T
P
1
C
H
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
2
T
P
2
C
H
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
1
T
P
1
1
C
H
1
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
3
T
P
3
C
H
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
4
T
P
4
C
H
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
5
T
P
5
C
H
5
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
6
T
P
6
C
H
6
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
7
T
P
7
C
H
7
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
4
T
P
1
4
C
H
1
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
3
T
P
1
3
C
H
1
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
2
T
P
1
2
C
H
1
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
0
T
P
1
0
C
H
1
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
9
T
P
9
C
H
9
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
8
T
P
8
C
H
8
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
0
T
P
0
C
H
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
5
T
P
1
5
C
H
1
5
MODULE #3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
T
P
1
C
H
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
2
T
P
2
C
H
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
1
T
P
1
1
C
H
1
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
3
T
P
3
C
H
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
4
T
P
4
C
H
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
5
T
P
5
C
H
5
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
6
T
P
6
C
H
6
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
7
T
P
7
C
H
7
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
4
T
P
1
4
C
H
1
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
3
T
P
1
3
C
H
1
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
2
T
P
1
2
C
H
1
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
0
T
P
1
0
C
H
1
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
9
T
P
9
C
H
9
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
8
T
P
8
C
H
8
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
0
T
P
0
C
H
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
5
T
P
1
5
C
H
1
5
-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+
-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+
Power distribution unit
MODULE #1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
T
P
1
C
H
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
2
T
P
2
C
H
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
1
T
P
1
1
C
H
1
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
3
T
P
3
C
H
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
4
T
P
4
C
H
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
5
T
P
5
C
H
5
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
6
T
P
6
C
H
6
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
7
T
P
7
C
H
7
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
4
T
P
1
4
C
H
1
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
3
T
P
1
3
C
H
1
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
2
T
P
1
2
C
H
1
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
0
T
P
1
0
C
H
1
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
9
T
P
9
C
H
9
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
8
T
P
8
C
H
8
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
0
T
P
0
C
H
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
5
T
P
1
5
C
H
1
5
MODULE #2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
T
P
1
C
H
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
2
T
P
2
C
H
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
1
T
P
1
1
C
H
1
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
3
T
P
3
C
H
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
4
T
P
4
C
H
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
5
T
P
5
C
H
5
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
6
T
P
6
C
H
6
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
7
T
P
7
C
H
7
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
4
T
P
1
4
C
H
1
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
3
T
P
1
3
C
H
1
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
2
T
P
1
2
C
H
1
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
0
T
P
1
0
C
H
1
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
9
T
P
9
C
H
9
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
8
T
P
8
C
H
8
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
0
T
P
0
C
H
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
5
T
P
1
5
C
H
1
5
MODULE #3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
T
P
1
C
H
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
2
T
P
2
C
H
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
1
T
P
1
1
C
H
1
1
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
3
T
P
3
C
H
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
4
T
P
4
C
H
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
5
T
P
5
C
H
5
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
6
T
P
6
C
H
6
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
7
T
P
7
C
H
7
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
4
T
P
1
4
C
H
1
4
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
3
T
P
1
3
C
H
1
3
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
2
T
P
1
2
C
H
1
2
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
0
T
P
1
0
C
H
1
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
9
T
P
9
C
H
9
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
8
T
P
8
C
H
8
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
0
T
P
0
C
H
0
A
C
TI
VI
T
Y
C
H
1
5
T
P
1
5
C
H
1
5
-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+
-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+
Simulador Híbrido de Sistemas de Potencia
20SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 20
Conexión física del relevador para la prueba de lazo cerrado.
PC Principal
Interfaz con el
Usuario
Relevador
Comercial
SEL 421
Osciloscopio
Simulador
Digital en
Tiempo Real
Opal-RT
Simulador Híbrido de Sistemas de Potencia
21SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 21
Resultados de la prueba de lazo cerrado con el relevador real.
6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-1
0
1
kV
Va
6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-1
0
1
kV
Vb
6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-1
0
1
kV
Vc
6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-0.5
0
0.5
kA
Ia
6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-0.5
0
0.5
kA
Ib
6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-0.5
0
0.5
kA
Ic
6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.20
0.5
1
Dou
t
tiempo (s)
BRK1
Simulador Híbrido de Sistemas de Potencia
22
Modelo creado en SIMULINK.
Modelo en Tiempo Real de un Aerogenerador
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos
23
Sistema de prueba para simulaciones en lazo cerrado.
PROTECCIONES BÁSICAS EN EL PUNTO DE INTERCONEXIÓN DE
AEROGENERADORES
25 Verificador de sincronismo
27 Protección de bajo voltaje
59 Protección de sobre voltaje
81U Protección de baja frecuencia
81O Protección de sobre frecuencia
51/51N Protección de sobre corriente de fase y tierra
50 Protección de sobre corriente instantáneo
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos
Modelo en Tiempo Real de un Aerogenerador
24
9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10
0
10
Corrie
nte
[A
]
IA
9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10
0
10
Corrie
nte
[A
]
IB
9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10
0
10
Corrie
nte
[A
]
IC
9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-1
0
1
Dis
p
Disparo del relevador
9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10
0
10
Co
rrie
nte
[A
] IA
9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10
0
10
Co
rrie
nte
[A
] IB
9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10
0
10
Co
rrie
nte
[A
] IC
9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-1
0
1
Dis
p
Disparo del relevador
Oscilograma para falla trifásica
dentro de la zona de protección.
Oscilograma para falla trifásica
fuera de la zona de protección.
SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos
Modelo en Tiempo Real de un Aerogenerador
Resultados
25SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 25
Método SIME de Emergencia
Control de la Estabilidad Transitoria en Tiempo Real
Power System
Real Time Measurements
Predictive SIME:
Predictive TSA
Design Corrective Action
To Prevent loss of Syncrhonism
Trigger
Corrective Action
Unstable case
(margin<0)?
Stability Margin
Critical Machines
Yes
No
2*
1*
3*
Tiempos para el método: Adquisición de datos [50ms], Procesamiento de datos (bloques 2* y 3*) [60-200ms], envío de las acciones de control [50ms], control aplicación de las acciones de control [50 ms].
En promedio: de 210 a 350 ms después de que se libera la falla. Si tu es más pequeño que 450 ms, el método no tendrá tiempo suficiente para actuar.
26SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 26
Sistema de Prueba de 3 generadores y 9 nodos
del IEEE
Control de la Estabilidad Transitoria en Tiempo Real
0.7
164
0.2
705
1.2
50
0.5
0
0.9
0
0.3
0
0.3500
-0.1086
0.850
0.0665
1.630
1.0000
7
2
8
5 6
4
1
3
9
-0.850
0.1496
-0.2410
-0.2430
0.7638
-0.0080 -0.1070
-0.75901.630
0.0665 0.0918
-1.630
0.0312
0.2418
-0.1086
0.850
0.8
662
-0.0
83
8
-0.4
068
-0.3
86
9-0
.113
1
-0.8
43
2
0.2
28
9
0.4
09
4
0.0
10
3
0.3
07
0-0
.30
54
-0.1
65
4
0.6
082
-0.1
80
8-0
.134
6
-0.5
94
6
0.2
70
5
0.7
16
4-0
.716
4
-0.2
393
1.0400 0.0000º
1.0250 9.2801º
1.0250 4.6648º
1.0258 2.2168º
0.9956 3.9888º 1.0127 3.6874º
1.0258 3.7198º
1.0159 0.7276º
1.0323 1.9668º
Falla en el nodo 5 liberada en 0.2 s desconectando la
línea 5-7
27SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 27
Control de la Estabilidad Transitoria en Tiempo Real
1 2 3 4 5 6
Measurement ti(s) δu(rad) tu(s)η/M
(rad/s)2
η/M (rad/s)2
after shedding
12 0.2550 167.2389 0.5395 -9.2 ---
13 0.2600 165.4839 0.5383 -9.3 ---
It is decided to trip machine 2 at t=0.360s
14 0.2650 163.9060 0.5378 -9.4 0.06
15 0.2700 162.4885 0.5378 -9.4 0.4
16 0.2750 161.2148 0.5383 -9.5 0.07
17 0.2800 160.0718 0.5392 -9.6 0.1
18 0.2850 159.0462 0.5406 -9.6 0.04
19 0.2900 158.1283 0.5424 -9.6 19.6
30 0.3450 152.9081 0.5789 -9.9 66.9
31 0.3500 152.7333 0.5833 -9.9 75.0
32 0.3550 152.5906 0.5878 -9.9 171.8
Machine 2 is tripped
33 0.3600 --- --- 0.22 ---
Resumen del control de E-SIME
28SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 28
Aplicación del control de estabilidad
Control de la Estabilidad Transitoria en Tiempo Real
29SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 29
Control de la Estabilidad Transitoria en Tiempo Real
Aplicación del control de estabilidad
30SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 30
Sistema de Prueba nuevo de 27 generadores y 52
nodos
Control de la Estabilidad Transitoria en Tiempo Real
.
7
6
8
9
10
15
16
17
18
3029
11
12
13
14
3132
28
5
4
3
2
1
36
38
34
35
37
39
40
41
19
42
43
45
46
44
47
33
49
48
21
20
50
51
22
23
24
25
26
27
52
3.9667
0.6780
-0.1997
10.8503
1.8590
2.09974
2.2099
0.6022
-0.0609
1.4287
-0.0576
1.7600
-0.0576
1.7600
-0.0576
1.7600
-0.0576
1.7600
2.8200
-0.1338
2.8200
-0.13382.8200
-0.1338
2.8200
-0.1338
2.8200
-0.1338
1.000
-0.3298
1.000
-0.3298
1.000
-0.3298
1.000
-0.3298
1.7600
-0.1994
1.7600
-0.1994
1.7600
-0.1994
1.7600
-0.1994
0.4896
1.1556
-0.0381
-3.8667
-0.0381
-3.8667
5.1992
-0.1970
5.6247
-0.4135
7.5051
-0.4842
-0.2149
-5.7204
-0.1361
-6.0308
-1.7290
6.1100
-1.5571
6.1100
0.2953
3.3200
0.2953
3.3200
0.2953
3.3200
0.2953
3.3200
0.2953
3.3200
0.2953
3.3200
-0.1618
-3.8324
-0.0920
-4.5781
0.3015
-0.6323
0.5532
-1.1739
6.1539
-0.4026
6.2027
-0.4181
6.2027
-0.4181
0.3230
1.5464
-0.0411
-2.4715
-0.0411
-2.4715
4.4961
-0.7666
4.4961
-0.7666
0.1485
2.0641
-0.5736
2.0935
0.9435
-0.5681
0.9435
-0.5681
-0.2407
0.0702
0.6323
0.28701.1739
-0.5265
0.5271
-0.9382
0.5271
-0.9382
-0.2849
1.0271
2.3862
-0.2840
-4.4181
-0.2840
-4.4181
3.9046
-0.7666
3.9046
-0.7666
6.0
700
-0.2
867
0.2867
-6.0700
0.3137
-6.11366.1136
-0.3137
6.1136
-0.3137 0.3137
-6.1136
0.4249
1.7145
-0.0
090
-6.0
700
-4.3
534
0.3
852
-0.4
159
4.3
55
5
8.2005
-0.1852
0.0008
-6.1136
0.0008
-6.1136
6.1703
-0.7995
6.0308
-0.6308 0.6298
-6.0308
0.6003
2.3500
0.2148
-8.19545.8454
-0.1851
5.7204
-0.4740 0.4740
-5.72041.0027
-7.33407.3340
-1.0027
5.5101
0.0252 -0.0252
-5.5101
-0.0970
-5.1560
1.5107
0.7436
3.6453
-0.6466
-3.8626
0.2973
0.3464
-0.0235-0.0742
-7.3340
-0.0476
-3.61853.6185
0.0476
-0.2813
-0.3463
-0.6595
-5.5101
-0.2505
-3.6185
4.5907
0.1791
4.5907
0.1791
-3.6732
0.1552
-0.0708
1.6631
-1.3102
3.7266
-1.3149
3.9182
2.8684
-1.2710
6.5466
-0.0166
6.5466
-0.0166
-0.2443
-4.5864
-0.2443
-4.5864
0.3339
-2.8461
1.1767-5.6299
0.2307
8.4760
-1.7413
2.6596
-0.3535
5.5652
-0.7542
4.4349
-0.7542
4.4349
-0.6238
5.3050
-0.4345
-3.5303
-0.4345
-3.5303
-0.3311
-4.3530-0.3311
-4.3530
-0.3277
-5.5309
1.2416
2.4805
-0.6169
2.4805
-0.6169
3.8510
-0.2719
4.5993
-0.1869
31SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 31
• http://www.sepielectrica.esimez.ipn.mx
Información
La página de la Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica de SEPI-
ESIME-Zacatenco del IPN:
La información del proyecto y del grupo de investigación de
fenómenos dinámicos en redes interconectadas y máquinas eléctricas
puede ser consultada en:
El correo electrónico (Dr. Daniel Ruiz Vega):