guÍa bÁsica de digsilent power factory

DIgSILENT GmbHHeinrich-Hertz Str. 9 72810 Gomaringen, Germany

Tel. +49(0)7072/9168Fax +49(0)7072/9168-88http://www.digsilent.de

Power Factory

Guía Básica de Uso

Power Factory: Guía Básica de Uso

1

CONTENIDO

1. CARACTERISTICAS DEL PROGRAMA.........................................................................................2

2. FUNCIONES PRINCIPALES Y ESPACIO DE TRABAJO.............................................................2

FIGURA 4. MENÚ CALCULATION .........................................................................................................6

FIGURA 5. MENÚ DATA............................................................................................................................7

FIGURA 6. MENÚ OUTPUT.......................................................................................................................7

FIGURA 7. MENÚ OUTPUT/SINGLE LINE GRAPHIC........................................................................8

FIGURA 8. MENÚ OPTIONS .....................................................................................................................9

3. ADMINISTRACIÓN DE INFORMACIÓN .........................................................................................11

4. MÓDULO DE FLUJO DE CARGA......................................................................................................16

5. MODULO DE CORTO CIRCUITO .....................................................................................................23

6. MÓDULO DE ESTABILIDAD..............................................................................................................28

7. MÓDULO DE PROTECCIONES .........................................................................................................38

8. MÓDULO PARA EL CÁLCULO DE ARMÓNICOS.........................................................................39


2

1. CARACTERISTICAS DEL PROGRAMA

El DIgSILENT Power Factory es una herramienta integrada para el análisis de sistemas eléctricos depotencia caracterizando técnicas confiables y flexibles de modelado y algoritmos. Ha sido desarrollado conla nueva tecnología de programación orientada a objetos y lenguaje de programación C++. Logra el mejorcompromiso entre flexibilidad ilimitada y requerimientos de fácil manejo, siendo completamentecompatible con Windows 95/98/NT y 2000.

2. FUNCIONES PRINCIPALES Y ESPACIO DE TRABAJO

2.1 Funciones:

• Flujo de potencia AC/DC• Análisis de Corto Circuito VDE/IEC• Fallas generales/Análisis de Eventos• Simulación dinámica (RMS)• Simulación de Transitorios Electromagnéticos EMT• Análisis de Eigenvalores• Reducción de redes• Coordinación de Relés de protección• Chequeo de la respuesta de unidades de Protección• Análisis Armónico• Cálculo de Confiabilidad• Despacho Económico• Interfases SCADA / GIS• Lenguajes DSL ++ y DPL• Diagramas unifilares del sistema modelado• Diagrama de configuración de subestaciones• Instrumentos virtuales para visualizar resultados• Interface A/D Medinas 2000 A/D

Todas estas funciones tienen acceso a una base de datos relacional rápida y común, con un sistemaintegrado de manejo de casos de estudio y escenarios de sistemas. Algunas características adicionalesincluidas:

• Capas múltiples integradas, ventanas múltiples para ver simultáneamente diagramas unifilares udiagramas de subestaciones.

• Generación automática de configuración de subestaciones acorde al manual de la ABB con 5configuraciones básicas, que pueden ser editadas de acuerdo a las especificaciones requeridas por elusuario.

• El sistema más moderno de ventanas con un administrador de datos integrado (Data Manager).

• Un administrador del sistema, con filosofía de manejo no redundante para la definición de casos deestudio y escenarios del sistema.

• Cálculo de parámetros (OHLs, cables, maquinas, etc.).

2.2. Espacio de trabajo

El programa utiliza un ambiente de trabajo muy similar al que se utiliza en Windows, las ventanas másimportantes se muestran en la Figura 1.


3

• Ventana principal (1)• Ventana del administrador de datos (Data Manager) (2)• Ventana gráfica (3)• Ventana de salida (4)También podemos observar la barra de título, la barra del menú principal y la barra de estado.

Comencemos por estudiar los submenús que se encuentran en la barra del menú principal.

2.2.1. File

En la Figura 2 se observa el despliegue del menú file en el menú principal.

2.2.1.1. Examples

Contiene ejemplos de diversos sistemas (transmisión, distribución) con aplicación de los programas deflujo de carga; análisis de cortocircuito y cálculo de transitorios.

Figura 1. Espacio de trabajo

2.2.1.2. Setup Tutorial

Acceso a un tutorial preparado para las funciones básicas del program

3

1

2

a.

4


4

Figura 2. Menu File

2.2.1.3. New, Open, Close Project

Funciones para crear, abrir y cerrar proyectos de trabajo.

2.2.1.4. Open Graphic

Función para abrir un diagrama unifilar existente.

2.2.1.5. Open New Data Manager

Acceso al administrador de datos del DIgSILENT.

2.2.1.6. Open New Text Editor

Acceso al text editor del DIgSILENT.

2.2.1.7. Conversion

Función para convertir archivos que se encuentran en la versión 10.3xx, PSS/E, PSS/U, NEPLAN, GIS,NETCAL y SQD a la nueva versión.

2.2.1.8. Import, Export

Funciones para exportar e importar los archivos generados (*.dz). Con esto se puede mantener un backupde la información generada o poder realizar el intercambio de información, en el evento de no tener unabase de datos centralizada.

2.2.1.9. Print, Page Setup, Printer Setup


5

Acceso para definir funciones y configuración de impresión.

2.2.2. Edit

En la Figura 3 se observa el despliegue del menú Edit.

Figura 3. Menu Edit

2.2.2.1. Single Line Graphic

Se tiene acceso a las propiedades de los diagramas unifilares de los casos que se encuentren activados y afunciones como copiar, cortar, pegar, deshacer, borrar y seleccionar.

2.2.2.2. Output Window

Cuando está maximizada la ventana de salida (ourput window) y con un click derecho en la misma, esposible realizar funciones como: definir los settings de los mensajes que aparecen en la pantalla, editar,copiar, seleccionar y abrir el editor para modificar los settings del texto.

2.2.2.3. Project

Para definir áreas nuevas de trabajo (grids) o casos nuevos de estudio en el proyecto activo.

2.2.2.4. _Study Case

Edita el caso de estudio activo. En esta opción es posible: cambiar el nombre, mirar el contenido del casode estudio, saber cuántas áreas y escenarios están asociados al caso de estudio activo y definir los prefijosde las unidades (Voltios, Amperios y Voltiamperios).

2.2.3. Calculation

En la Figura 4 se puede observar el despliegue del menú Calculation.


6

Figura 4. Menú Calculation

2.2.3.1. Load Flow

Con esta opción se accede a la pantalla flotante del flujo de carga y sus opciones respectivas, por ejemplo:Flujo de carga con dependencia de la tensión, adaptación automática de modelos, sistemas balanceados odesbalanceados, ajuste automático de taps de transformadores, etc.

2.2.3.2. Short Circuit

Acceso a la pantalla flotante del módulo de análisis de fallas y las funciones respectivas, por ejemplo:Método de solución y cálculo de las fallas (IEC, VDE), barras bajo falla, tiempo de interruptores, corrientesde corto, factores de corrección por tensión, consideración de motores, etc.

2.2.3.3. Stability

Para acceder a las funciones propias del módulo de estabilidad, como son: la comprobación de lascondiciones iniciales, la definición de los tiempos de arranque y paro de la simulación, análisis modal u deidentificación de parámetros.

2.2.3.4. Harmonics

Acceso a la máscara flotante del módulo de Armónicos, con funciones particulares como por ejemplo:Cálculo de THD bajo las normas IEEE o DIN, característica de Impedancia – Frecuencia, distribución delas fuentes de tensión – corriente de armónicos.

2.2.3.6. Protection

Acceso a la ventana flotante para ejecución de un estudio de coordinación de protecciones.

2.2.3.7. Tower Types

Definición del tipo de torre asociado a una línea.

2.2.3.8. Optimal Power Flow

Función para realizar un flujo de carga óptimo, definiendo valores al despacho de potencia activa, así comofactores varios de penalización.


7

2.2.3.9. Reset Calculation

Borra de la memoria los cálculos realizados hasta el momento.

2.2.4. DataEn la Figura 5 se observa el despliegue del menú Data.

Figura 5. Menú Data

2.2.4.1. Stability

Con esta opción es posible seleccionar las variables que se quieren monitorear y también editar los eventospara la simulación de estabilidad.

2.2.4.2. Harmonics

Definición de los datos necesarios para el estudio de armónicos, fuentes de corriente, tablas de frecuencia,etc.

2.2.5. Output

Figura 6. Menú Output

En la Figura 6 se observa la pantalla con el menú de Output desplegado.

En al pantalla se especifican a gusto del usuario la presentación de los resultados y los análisis particularesde cada una de las funciones estudiadas, por ejemplo: flujo de carga, cortocircuito, estabilidad, etc.

2.2.5.1. Single Line Graphic


8

Figura 7. Menú Output/Single Line Graphic

Este menú se emplea para modificar los atributos específicos de presentación en los diagramas unifilares,filtros de colores para los niveles de tensión, y el bloque de leyendas.

2.2.5.2. Results for Edge Elements

Para configurar el tipo de resultados que se presentan en los elementos de rama en el diagrama unifilar. Esposible seleccionar resultados predefinidos como son: Cargabilidad de la línea; potencias activa, reactiva oaparente; tiempo de operación de relés; nombre de la protección asociada; o elegir algunos formatos queson editables por el usuario.

2.2.5.3. Results for Buses

Es posible elegir que se presenten las tensiones fase-fase o fase-neutro de las barras o elegir una máscara deresultados para las barra, la cual es editable.

2.2.5.4. Documentación of Device Data

Con esta función podemos obtener una lista en la ventana de salida de todos los elementos, por ejemplo: siel elemento es un transformador, el usuario puede solicitar datos del mismo como: tipo, grupo de conexión,niveles de tensión, número de taps, etc.

2.2.5.5. Comparing of Results on/off

Con esta función podemos obtener una lista en la ventana de salida de todos los elementos, por ejemplo: siel elemento es un transformador, el usuario puede solicitar datos del mismo como: tipo, grupo de conexión,niveles de tensión, número de taps, etc.

2.2.5.6. Edit comparing of Results

Sirve para ajustar los rangos de desviación de las variables antes mencionadas y así asignarle un color acada uno para que sea mostrado en el diagrama unifilar.

2.2.5.7. Load Flow/Short – Circuit

Es posible después de haber montado un sistema, obtener una lista de las áreas que están aisladas y de loselementos que por cualquier motivo no conectamos. También después de haber corrido un flujo de carga oun corto circuito podemos obtener un reporte en la ventana de salida, escogiendo qué resultados deseamosver.


9

2.2.6. Options

Figura 8. Menú Options

Se definen los settings del usuario para los diagramas unifilares, formatos del dibujo y activación odesactivación de las herramientas de dibujo en los diagramas unifilares.

2.2.7. Window

Figura 9. Menú Window

Para el manejo de las ventanas en la plataforma de trabajo, personalización de los iconos y espacio detrabajo se emplean las funciones dentro del menú: ARRANGE ICONS, ARRANGE WINDOWS, TILEHORIZONTALLY, TILE VERTICALY, CASCADE, son comandos esencialmente para organizar lasventanas y su distribución dentro del espacio de trabajo.

2.2.7.1. Save Workspace

Para salvar una distribución particular del espacio de trabajo definida por el usuario.

2.2.8. Help


10

Figura 10. Menú Help

En la Figura 10 se puede observar el despliegue del Menú Help en la barra de menú principal.

2.2.8.1. Getting Started

Permite el acceso directo al material de ayuda en línea para el usuario inicial.

2.2.8.2. User Manual

Comando para acceder al manual del usuario básico.

2.2.8.3. Technical Reference

Comando para acceder a la ayuda en línea, sobre el soporte técnico de los distintos tópicos del programa.Por ejemplo: funciones de cálculo, modelación de subestaciones, modelos de elementos, etc.

2.2.8.4. Frequently Asked Questions – FAQS –

Permite el acceso a la respuesta de algunas de las preguntas más recientes que se presentan al comenzar lainteracción con el programa.

2.2.8.5. About DigSILENT

Abre una ventana que presenta información correspondiente a la versión del programa que está siendoempleada, los derechos de autor y los módulos disponibles en la versión que se está trabajando. Ademásnos puede dar información acerca de si estamos en modo DEMO VERSION; es decir, si el programa nopudo leer la licencia.


11

3. ADMINISTRACIÓN DE INFORMACIÓN

Los sistemas de potencia eléctricos se caracterizan por estar acompañados de muchos elementos los cualesa su vez contienen o están definidos por muchas variables internas. El objetivo del Data Manager esfacilitar la administración de la información a los usuarios finales, es por eso que tiene definida unaestructura jerárquica de información, en la cual se identifican las siguientes secciones principales. VerFigura 11.

• Examples• System• User

Figura 11. Data Manger carpetas principales.


12

Dentro de las carpetas Examples se resaltan los ejemplos de sistemas de transmisión AC y DC, sistemas dedistribución, protecciones, armónicos y estabilidad. La carpeta contiene subcarpetas como Librería,papelera de reciclaje, formatos, settings y otras, las cuales contienen información básica para elfuncionamiento del programa. En la carpeta usuario se espera que sean administrados los casosdesarrollados y en el cual puede estar contenida la base de datos desarrollada por el usuario del sistema.

3.1. Administración de los proyectos

Un buen concepto sobre manejo de información y ejecución de estudios requiere básicamente los siguientesítems:

• Definición de casos bases de un sistema eléctrico de potencia.• Cuando son requeridas divisiones de áreas eléctricas del sistema, tener muy claras las pautas para la

generación de dichas divisiones.• Crear los casos de estudio que sean necesarios asociando los resultados particulares que se requieran a

los elementos eléctricos en la red.• Activar los casos de estudio y realizar la ejecución de los módulos del programa.• Generar los reportes necesarios para el análisis y presentación de resultados.

3.2. Generación de un System Stage

Por System Stage dentro del DIgSILENT Power Factory se entiende la modificación hecha sobre una redeléctrica (Grid), la cual toma en principio la topología de datos de la red original. Se puede decir que unSystem Stage es una derivación de la red inicial. Esta modificación puede ser una expansión o disminuciónde la red (entrada o salida de elementos), una variación en la demanda, cambio de parámetros de unelemento, etc.

Para crear un System Stage se procede ubicando el cursor sobre la red eléctrica seleccionada para esteefecto y con un click derecho se despliegan las opciones, seleccionanado New / System Stage, como semuestra en la Figura 12.


13

Figura 12. Despliegue para crear un nuevo System Stage.

A continuación se le define nombre a esta modificación de red. Al hacer este proceso y teniendo activado elSystem Stage, la información contenida en la red inicial se desplaza en su totalidad para el System Stagecreado. La comparación de las dos condiciones: antes y después de la creación se muestra en la Figura 13.

Cualquier modificación hecha en el System Stage sobre la red original, genera un historial, al cual esposible acceder. Para tener dicha información disponible es necesario ejecutar la opción History al ubicarel curso sobre el System Stage en cuestión y dar un click derecho; la información aparece en la ventana desalida


14

Figura 13. Comparación de Data Manager con nuevo System Stage.

3.3. Generación de un nuevo caso de estudio

Al crear un nuevo proyecto por defecto el DIgSILENT Power Factory crea un caso de estudio. Como sedescribió anteriormente, uno de los componentes del caso de estudio es el Summary Grid (Resumen deredes), el cual contiene las redes que se solucionarán en los distintos módulos del programa. Para lacreación de un nuevo caso de estudio, se ubica el puntero sobre el proyecto y con un click derecho sedespliegan las distintas opciones utilizando New / Study Case. A este nuevo caso de estudio se le asignanlos System Stage generados dentro de las redes originales, los cuales constituyen un caso con la topologíade la red inicial y una proyección de demanda. Con este caso activado y al correr flujo de carga se puedenobservar sobrecargas en los elementos.

Para solucionar esto, es necesario hacer los refuerzos en transformación identificados en los flujos de cargaanteriores, los cuales son a su vez una modificación sobre el sistema original (sistema con proyección dedemanda). Así es necesario generar un nuevo System Stage dentro del ya creado, para realizar en ellos losrefuerzos de transformación necesarios. Para solucionar estas redes es necesario generar un nuevo caso deestudio, el cual tendrá en su Sumary Grid los últimos System Stages generados. Ver Figura 14.


15

Figura 14. Data Manager con nuevos casos de estudio.

Al activar el último caso de estudio se puede verificar la condición resultante con la proyección dedemanda y con los refuerzos de transformación.


16

4. MÓDULO DE FLUJO DE CARGA

Como es sabido, el problema de flujos de carga comprende el cálculo de los flujos de potencia y lastensiones en un sistema bajo condiciones normales de operación. La mayor parte de los sistemas detransmisión están bien balanceados y una representación monofásica de la red puede ser usada en este caso.En sistemas de distribución, sin embargo, el sistema no es balanceado, lo cual requiere de unarepresentación completa (trifásica) de la red. El módulo de flujo de carga del DIgSILENT ofrece amboscálculos.

La solución del flujo de cargas es esencial para las continuas evaluaciones de los sistemas de potenciadurante los periodos de planeación y operación. Las alternativas y escenarios son analizados usandonumerosos flujos de carga en condiciones normales y de contingencia. Toda la interacción de los elementosdel sistema de potencia (tales como límites de capacidad de los generadores, límites en los cambiadores detaps de los transformadores, límites térmicos en las líneas de transmisión, etc.) puede ser usada en cadacaso.

El DIgSILENT utiliza un método sofisticado combinado con el método de Newton Raphson paragarantizar que el flujo de cargas siempre converja. En una configuración de un sistema de potencia dondeno exista solución, por ejemplo, donde la capacidad de transporte de la línea sea sobrepasada por la cargademandada, el algoritmo de flujo de carga trata de adaptar las características de los modelos de tal maneraque la solución, la cual todavía mantiene la ley de corrientes de Kirchhoff pueda ser encontrada.

Esta adaptación es hecha usando los modelos de niveles predefinidos:• El nivel 1 y 2: Todas las cargas se hacen dependientes de la tensión.• Nivel Lineal: Todas las cargas son impedancias constantes, todas las máquinas son fuentes de tensión

(es decir, se linealizan todos los modelos).

Para presentar el manejo del módulo de Flujo de Carga, utilizaremos el sistema de PEMEX. Vamosentonces a activar el Study Case de nominado “Study Case”. Antes de realizar cualquier tipo de flujos decarga debe estar un caso de estudio (Study Case) activado (es decir, el icono en rojo), con al menos un área(Grid) o escenario de Sistema (System Stage) también activo; esto lo podemos observar en la Figura 15.

Figura 15. Proyecto, caso de estudio y área activados.

Una vez activado el proyecto, nos ubicamos en la venta gráfica y observamos el diagrama unifilar.

Un flujo de carga puede ser iniciado utilizando el botón de la barra de herramientas o utilizando el menúCalculation del menú principal como se muestra en la Figura 16 y en la Figura 17.


17

Al seleccionar flujo de carga aparece la ventana de cálculo de flujo de carga con las diferentes opciones.Ver la Figura 18.

Figura 16. Botón para iniciar cálculo de Flujo de Carga.

Figura 17. Menú para iniciar cálculo del Flujo de Carga.

4.1. Basic Options

4.1.1. Network Representation

Puede ser usada una representación monofásica de la red, válida para redes simétricas balanceadas o unarepresentación trifásica completa de un sistema no balanceado.


18

Figura 18. Ventana para el cálculo del Flujos de Carga.

4.1.2. Automatic Tap Adjust of Transformers

Con esta opción deshabilitada, el ajuste de los Taps de los transformadores no será alterado.

4.1.3. Consider Reactive Power limitsLos límites de potencia reactivos no son considerados deshabilitando esta opción.

4.1.4. Automatic Model Adaptation for ConvergencyLa función del Flujo de Carga del DIgSILENT siempre trata primero de encontrar una solución con losmodelos matemáticos no lineales del sistema de potencia. Si tal solución no puede ser encontrada y estaopción es habilitada, un algoritmo adaptativo cambiará estos modelos haciéndolos más lineales, hastaencontrar una solución. La adaptación de los modelos es reportada en la ventana de salida.

4.1.5. Consider Voltage Dependency of LoadsDeshabilitando esta opción se hará que todas las cargas sean independientes de la tensión sin importar elajuste individual de las cargas.

4.1.6. Calculate dv /dQ Sensitivities

Si esta opción está activada, entonces aparecerá calculada para cada bqarra la cantidad dv/dQ y esta podráser visualizada en las cajas de resultados del diagrama unifilar o en la página flexible del Data Manager, su


19

unidad es [p.u/Mvar]. Esta cantidad muestra la variación de la tensión en la barra con la inyección depotencia reactiva (este se podría utilizar para resolver el problema de la ubicación de un capacitor).

4.1.7. Outage_Simulation (n-1)Esta opción realizará un flujo de carga sacando un elemento a la vez de los que estén seleccionados en lalista. Los resultados de estos flujos de carga serán reportados en la ventana de salida. La lista de elementosseleccionados debe ser dada en la página de diálogo Verification/Outage Simulation.

4.1.8. Verification

Esta opción produce una tabla en la ventana de salida de los objetos sobrecargados. Los límites sonajustados en la página Verificacion/Outage Simulation.

4.2. Advanced Options

La función del Flujo de Carga utiliza el método iterativo de Newton Raphson, para el cual el número deiteraciones puede ser ajustada. Los valores normales son un máximo de 55 iteraciones para cálculos de lazoinferior y 5 para exterior.El máximo error aceptable en el Flujo de Carga para cada barra es de 1 kVA y para los modelos deecuación es de 0.1%. La figura 19 muestra esta ventana.

4.2.1. Relaxation factor

Factor para controlar el algoritmo de Newton-Raphson en caso de problemas de convergencia. La iteraciónde pasos sucesivos de Newton-Raphson puede ser reducida (factor <0).

4.2.2. Number of Stairs

También usado en caso de problemas de convergencia, la potencia aparente de todas las cargfas seráincrementada en n pasos, desde 1/n hasta n/n del valor nominal. Por ejemplo, si el Number of Stairs esajustado a 5, entonces todas las cargas serán ajustadas primero al 20% de su valor nominal e incrementadohasta ser alcanzado el 100%.

Nota: En caso de que el flujo de carga no converja se recomienda hacer lo siguiente:• Seleccionar Power balance en lugar de Current balance.• Incrementar el Number of Stairs.• Reducir el Relaxation Factor, mientras se incrementa el máximo número de interaciones.

4.3. Verification Outage Simulation

En esta se ajustan los límites de los elementos que queremos que sean reportados en la ventana de salida, sisobrepasan dichos ajustes. Ver la Figura 20.

Luego de seleccionar la opción deseada para correr Flujo de Carga oprimimos el botón Execute. Lasolución se puede observar en las cajas de resultados del diagrama unifilar en la ventana gráfica o en laventana de salida. Esta última opción es posible, definiendo qué tipo de reporte queremos obtener; para elloutilizamos el menú Output del menú principal, luego la opción Load Flow/Short-Circuit/Analysis yobtenemos la ventana que se muestra en la Figura 21.


20

Figura 19. Ventana de diálogo para Opciones Avanzadas.

Figura 20. Ventana de diálogo Verification Outage Simulation.


21

Figura 21. Ventana de diálogo para definir los Resultados en la ventana de salida.


22

5. MODULO DE CORTO CIRCUITO

Un cálculo de corto circuito puede ser necesitado durante el diseño de un sistema de potencia, paradimensionar subestaciones, elegir topologías, equipos de la red, etc. Estos deben ser elegidos para funcionarcorrectamente en condiciones normales de operación y además ser capaces de soportar condiciones de fallaen el sistema (corto circuitos por ejemplo). Algunas aplicaciones típicas en Sistemas Eléctricos de Potenciason:

• Chequeo de la capacidad de resistencia térmica de los componentes del Sistema.• Selección y ajuste de dispositivos de protección.• Determinación de la resistencia mecánica de los elementos del sistema.• Cálculo de fallas que deben ser comparadas con los rangos de interrupción de los interruptores.• Dimensionamiento de dispositivos de puesta a tierra para subestaciones.

El corto circuito es básicamente un fenómeno de corta duración, porque los dispositivos de protecciónaislan el elemento fallado usualmente entre 2 y 3 segundos después del inicio del evento.

El comportamiento de la máquina síncrona durante el corto circuito puede ser descrito por el incrementosucesivo de tres valores de la reactancia del devanado del estator.

• Las reactancias subtransitorias x”d y x”q las cuales determinan el flujo de corriente en los primerosciclos.

• Las reactancias transitorias x´d y x´q las cuales son efectivas a partir de un segundo o más en adelante,dependiendo del modelo de la máquina.

• Las reactancias subtransitorias xd y xq las cuales determinan el flujo de corriente en estado estable.

De acuerdo a la variación de la reactancia antes definida, el valor de corriente correspondiente vadecayendo así:

• I”k: Corriente subtransitoria de corto circuito.• I´k: Corriente transitoria de corto circuito.• Ik: Corriente de estado estable de corto circuito.

El DIgSILENT ofrece los métodos de cálculo de corto circuito de acuerdo a la norma Alemana VDE 0102,norma internacional IEC 909 y ANSI IEEE.

5.1. Suposiciones hechas para el cálculo de la corriente mínima de corto circuito

• El factor de tensión c es ajustado a cmin.• Los motores no se tienen en cuenta.• Las líneas de transmisión se asume que están en un máxima temperatura (la resistencia es calculada de

acuerdo a esta temperatura Rline).

5.2. Suposiciones hechas para el cálculo de la corriente máxima de corto circuito

• El factor de tensión c es ajustado a cmax.• Los motores asincrónos son:

- Siempre considerados, su impedancia interna es usada.- Ignorarlos automáticamente olvidados cuando la suma de las corrientes nominales de los motores

es menor que el 1% de la corriente de corto circuito sin la influencia de los motores.- No tenidos en cuenta cuando su combinación es menor que el 1% o cuando el usuario decido no

usarlos para el cálculo.

En el DIgSILENT un cálculo de corto circuito puede ser realizado de varias formas:


23

• Presionando el botón de cálculo de corto circuito en la barra de herramientas en el menú principal. Verla Figura 22.

Figura 22. Botón para editar la ventana de corto circuito.

• Seleccionando la opción Calculation/Short-circuit en el menú principal. Ver la Figura 23.

Figura 23. Opción para editar la ventana de corto circuito.

• Seleccionando una barra o línea en el diagrama unifilar y haciendo click derecho sobre ella, luegoseleccionamos la opción Calculate Short-circuit. Ver la Figura 24.

Figura 24. Opción para editar la ventana de corto circuito.

En la ventana de corto circuito podemos observar las opciones básicas y las opciones avanzadas para elcálculo. Ver la Figura 25.


24

Figura 25. Ventana para el cálculo de corto circuito Basic Options.

5.3. Basic Options

5.3.1. Method

El DIgSILENT ofrece cuatro métodos para el cálculo:• De acuerdo a la norma Alemana VDE.• De acuerdo a la norma Internacional IEC.• De acuerdo a la norma ANSI IEEE.• Un método completo el cual considera los resultados del flujo de carga antes de la falla.

5.3.2. The Fault Type

Los siguientes tipos de falla estánn disponibles:• Trifásica.• Bifásica.• Monofásica a tierra.• Bifásica a tierra.

5.3.3. CalculateAquí podemos escoger entre:• Corriente máxima de corto circuito.• Corriente mínima de corto circuito. Esta opción no está habilitada en el caso de método completo de

corto circuito.

5.3.4. Short – Circuit Duration


25

Se pueden ajustar los tiempos de despeje de la falla (retardo de la protección) y el de interrupción de la falla(retardo de suicheo).

5.3.5. OutputEsta opción nos permite guardar los resultados del último cálculo de corto circuito que hallamos hecho ypoderlos obtener como un reporte en la ventana de salida, tal y como se hace en el programa de flujo decarga descrito anteriormente.

5.3.6. Fault LocationCon esta opción podemos escoger el lugar de la falla o definir que se hagan fallas en todas la terminales delsistema en consideración.

5.4. Advanced OptionsLas opciones avanzadas de corto circuito son usadas para ajustar más los cálculos. Ver figura 26.

Figura 26. Ventana para el cálculo de corto circuito Advanced Options.

5.4.1. Grid IdentificationLa norma IEC define varios cortocircuitos según la conexión de la fuente:• Corto circuito alimentado por una sola fuente.• Corto circuito alimentado de fuentes no enmalladas.• Corto circuito en redes enmalladas.

Si ajustamos el Grid Identification en Automatic, el DIgSILENT detecta automáticamente la conexiónde las fuentes en el corto circuito. Dependiendo de la conexión de las fuentes la norma IEC las corrientesIp, Ib, Ik son diferentes métodos.


26

Si lo ajustamos a Always Meshed, el corto circuito será calculado siempre con el método de redesenmalladas.

5.4.2. c-Voltage FactorEste factor puede ser ajustado manualmente. Su valor ya fue explicado en secciones anteriores.

5.4.3. Decaying Aperiodic ComponentPermite el cálculo de la componente DC de la corriente de corto circuito para la cual el tiempo dedecaimiento debe ser dado.

5.4.4. Conductor TemperatureLa temperatura del conductor (antes de la falla) puede ser ajustada manualmente. Esto influirá en latemperatura máxima calculada de los conductores, como la causada por las corrientes de corto circuito.

5.4.5. Asynchronous Motors La influencia en las corrientes de corto circuito de los motores asincrónicos puede ser considerada siempre,ignorados automáticamente o el usuario puede elegir la opción de confirmar al usuario si no fueron tenidosen cuenta dichos motores.

5.4.6. Ik Calculation according DIgSILENT MethodEsta opción permite estimar mejor las corrientes de corto circuito en estado estable en caso de que la cargade motores asincrónicos sea baja.

5.5. Análisis de resultadosLuego de seleccionar las condiciones para el cálculo del corto circuito oprimimos el botón Execute. Lasolución se puede observar en las cajas de resultados del diagrama unifilar en la ventana gráfica o en laventana de salida. Esta última opción es posible, definiendo qué tipo de reporte queremos obtener, para elloutilizamos el menú Output del menú principal, luego la opción Load Flow/Short-Circuit/Analysis yobtenemos la ventana que se muestra en la Figura 27.

Figura 27. Opción para el análisis de flujo de carga y corto circuito.


27

6. MÓDULO DE ESTABILIDAD

6.1. IntroducciónUn sistema de potencia está en una condición de operación de estado estable si todas la cantidades físicasque se miden (o se calculan) y que describen la condición de operación del sistema, se pueden considerarconstantes para propósitos de análisis. Si cuando se está en una condición de estado estable, ocurre uncambio repentino o una secuencia de cambios en uno o más parámetros del sistema, o en una o más de suscantidades de operación, se dice que el sistema experimenta un disturbio de su condición de operación deestado estable. Los disturbios pueden ser grandes o pequeños de acuerdo con su origen. Un disturbiogrande es uno para el cual las ecuaciones no lineales que describen la dinámica del sistema de potencia nose pueden linealizar de forma válida para los propósitos de análisis. Las fallas en los sistemas detransmisión, los cambios repentinos de carga, las pérdidas de unidades generadoras y las maniobras enlíneas son ejemplos de disturbios grandes. Si el sistema de potencia está operando en una condición deestado estable y experimenta un cambio que se pueda analizar de manera apropiada a través de versioneslinealizadas de sus ecuaciones dinámicas algebraicas, se dice que ha ocurrido un disturbio pequeño. Unejemplo de un disturbio pequeño puede ser el cambio en la ganancia de un regulador automático de voltajeen el sistema de excitación de una gran unidad generadora. El sistema de potencia es estable en su estadoestable para una condición de operación particular de estado estable si, después de que ocurre un disturbiopequeño, regresa esencialmente a la misma condición de operación de estado estable. Sin embargo, sidespués de un disturbio grande, se alcanza una condición de operación significativamente diferente, pero deestado estable aceptable, se dice que el sistema es transitoriamente estable.

En todos los estudios de estabilidad, el objetivo es determinar si los rotores de las máquinas que estánsiendo perturbadas regresan a una operación con velocidad constante.

6.2. TransitoriosLa función de simulación de transitorios del DIgSILENT analiza el comportamiento dinámico de unsistema de potencia en el dominio del tiempo. Los transitorios en un sistema eléctrico de potencia puedenser:• Término corto (short-term), o transitorios electromagnéticos.• Término medio (Mid-term), o transitorios electromecánicos.• Termino largo (Long-term).

El DIgSILENT cubre todo el rango de fenómenos de transitorios en sistemas eléctricos de potencia, por lotanto existen tres funciones para simulaciones disponibles:

6.2.1. Función básicaEsta función básica utiliza un modelo (RMS) de red simétrica de estado estable para transitorios mid – termy long – term bajo condiciones balanceadas. Esta función usa una representación simétrica de estadoestable de la red eléctrica pasiva. Usando esta representación solamente las componentes fundamentales detensión y de corriente son tomadas en cuenta. Dependiendo de los modelos usados de generadores, motores,controladores, plantas de potencia y máquinas manejadoras de motores, los siguientes estudios pueden serrealizados:

• Estabilidad transitoria (determinación del tiempo crítico de aclaración de la falla).• Estabilidad de término medio (midterm, optimización de la reserva rodante y desconexión de carga).• Estabilidad oscilatoria (optimización de dispositivos de control).• Arranque de motores (determinación de tiempos de arranque y caídas de tensión).• Varios eventos pueden ser introducidos:Arranque y/o pérdida de generadores o motores.Desconexión de carga.Switcheo de líneas y transformadores.Corto circuitos simétricos.Inserción de elementos de red.Variación de puntos de ajuste de controladores.


28

Cambio de algunos parámetros del sistema.

6.2.2. Función trifásicaUna función trifásica que usa un modelo (RMS) de red en estado estable para transientes mid-term y long-term para condiciones balanceadas y desbalanceadas de la red. Con esta función podemos simular ademásde los eventos listados arriba, los siguientes:• Corto circuitos monofásicos a tierra• Corto circuitos bifásicos a tierra• Corto circuitos fase-fase• Interrupciones monofásicas de línea

6.2.3. Función de transitorios electromagnéticosUna función de transitorios electromagnéticos con un modelo (EMT) dinámico para transienteselectromecánicos y electromagnéticos bajo condiciones balanceadas y desbalanceadas de la red. Lastensiones y corrientes son tratadas aquí por sus valores instantáneos, tanto que la conducta dinámica de loselementos pasivos de la red es tomada en cuenta. Esta habilidad es necesaria para aplicaciones como:• Componentes DC y armónicas de corrientes y tensiones.• Conducta exacta de inversores de máquinas.• Conducta exacta de HVDC en sistemas de transmisión.• Fenómeno de sobretensiones en dispositivos de interrupción.

Debido a que la red eléctrica es representada complemente en el dominio de la frecuencia, todos los eventosdescritos, simétricos y asimétricos, pueden ser simulados.

6.3. Cálculo de transitoriosBasados en el cálculo de flujossde carga resuelto, la función de simulación del DIgSILENT determina lascondiciones iniciales de todos los elementos del sistema de potencia, cumpliendo con el requerimiento deque las derivadas de todas las variables de estado, cargas, máquinas, controladores, etc., sean cero. Tambiénestá determinado qué tipo de representación de red debe ser usada para una análisis más amplio, cuál es eltamaño de los pasos de integración a usar, cuáles son los eventos a manejar y dónde almacenar losresultados.La simulación usa un procedimiento iterativo para resolver el flujo de carga AC de la red y un modelodinámico de integración de variables de estado simultáneamente.

El proceso completo para realizar una simulación de transitorios comprende los siguientes pasos:• Cálculo de flujo de carga• Cálculo de valores iniciales, el cual puede incluir la creación de una nueva definición de resultados o

una nueva definición de eventos para la simulación.• Correr la simulación• Creación de planos para mirar gráficamente el resultado de las variables antes seleccionadas.

6.3.1. Cálculo de flujo de cargaUn cálculo normal de flujo de carga tiene que ser realizado primero para habilitar el cálculo de lascondiciones iniciales.

6.3.2. Cálculo de valores (condiciones) inicialesBasados en el flujo de carga de la red, el estado interno de operación de las máquinas, cargas,controladores, etc., tiene que ser determinado. Como un resultado de este paso, las tensiones de excitaciónde generadores sincrónicos y los ángulos de las cargas, todas las variables de estado de controladores ymodelos de plantas de potencia, o cualquier otro dispositivo el cual directa o indirectamente inyectecorriente a un nodo, está determinado.

El cálculo de condiciones iniciales puede realizarse de las siguientes maneras:


29

Presionando el botón Calculate inicitial conditions en la barra de herramientas del menú principal. Ver laFigura 28.

Figura 28. Botón para el cálculo de corto condiciones iniciales.

O seleccionando la opción Calculation/stability/initial Conditions en el menú principal. Ver la Figura 29.

Figura 29. Opción para el cálculo de condiciones iniciales.

Al elegir algunas de estas dos opciones aparece la ventana para el cálculo de las condiciones iniciales. Verla Figura 30.


30

Figura 30. Ventana para el cálculo de condiciones iniciales.

6.3.2.1. Basic optionsEsta página es usada para seleccionar el método de simulación y la representación de la red.El método RMS puede ser aplicado a redes balanceadas o desbalanceadas. El método EMT necesita unarepresentación trifásica de la red. La información será enviada a la ventana de salida para luego informar alusuario que el cálculo de las condiciones iniciales ha sido realizado.

6.3.2.2. Step SizesEl algoritmo de simulación usa el método de Newton Raphson basado en iteraciones para resolverecuaciones de redes acopladas.

El procedimiento de iteración e integración es controlado por las variables que se encuentran incluidas ensetp size:

• dtgrd: Transiente electromecánico (sym, asm, vco, pss) (típico 0.01 sec.)• dtemt: Transiente electromagnético (típico 0.0001 sec.)• itrpx: Máximo número de iteraciones de estado sucesivas (típico 25)• dtpmu: Transientes término medio (pco, pmu, mdm) (típico 0.1 sec.)

6.3.2.3. Advanced OptionsLas opciones avanzadas pueden ser usadas para ajustar la ejecución del algoritmo de simulación. Parausuarios sin experiencia es recomendable que usen los valores típicos:• errsm: Máximo error de iteración de ecuaciones nodales (típico 10*errlf)• erreq: Máximo error de ecuaciones de modelo (típico 0.1%)• itrlx: Máximo número de iteraciones (típico 25)• itrjx: Límite de iteración para recomputar la matrix jacobina (típico 5)


31

El factor de resolución de control del evento determina el espacio de tiempo, el cual es utilizado paraeventos de sincronización. Si dos o más eventos ocurren dentro del mismo espacio de tiempo, estos sonsimulados simultáneamente. Un alto factor de resolución disminuye el espacio de tiempo. El típico valor de0.1 (kres) es normalmente suficiente.

6.3.2.4. Edit result variablesPara realizar la simulación se requiere definir los elementos del sistema de potencia (generadores,transformadores, elementos shunt, barras de subestaciones, etc.) que contienen las variables que deseomonitorear; esto se hace presionando el botón Edit Result Variables en la barra de herramientas del menúprincipal o seleccionando la opción Data/Stability/Result variables en el menú principal. Ver la Figura 31y la Figura 32.

Figura 31. Botón para editar las variables de resultados.

Figura 32. Opción para editar las variables de resultados.

Una vez elegida esta opción se obtiene la siguiente ventana (ver la Figura 33).

Figura 33. Opción para editar las variables de resultados.

Para elegir un nuevo elemento presionamos el botón New Object mostrado en la Figura 33. Obteniendouna nueva ventana donde vamos a seleccionar los elementos y escoger las variables. Ver la Figura 34.


32

Figura 34. Ventana para elegir las variables de los elementos a seleccionar.

Una vez en esta ventana, elegimos la página RMS Simulation, presionamos la flecha que señala haciaabajo en la opción Object y luego elegimos Select para obtener la Figura 59. En la que podemosseleccionar los elementos a los cuales les vamos a monitorear las variables.

6.3.2.5. Edit Simulation Events

Ahora vamos a definir los eventos que deseamos simular:

Para editar los eventos podemos presionar el botón Edit Simulation Events en la barra del menú principal.Ver la Figura 35.

Figura 35. Ventana para elegir los eventos.

O seleccionar la opción Data/Stability/Events. Ver la Figura 36.


33

Figura 36. Ventana para editar los eventos de simulación.

Al elegir cualquiera de las dos opciones obtenemos la siguiente ventana. Ver la Figura 37.

Figura 37. Lista de eventos seleccionados.

En esta podemos observar los eventos que propusimos anteriormente; para obtener un nuevo evento,presionados el botón “New object” aparecerá una nueva ventana con una lista de eventos que se puedenrealizar, como eventos sobre la carga, salida de un elemento, ajuste de parámetros, ajuste del tamaño de lospasos de integración, control sobre los interruptores, eventos de máquinas sincrónicas. Ver la Figura 38.


34

Figura 38. Lista de eventos.

Si elegimos, por ejemplo, evento de corto circuito, nos aparece otra ventana donde podemos definir eltiempo de ejecución del evento, el objeto sobre el cual se realizará, el tipo de falla (en nuestro caso), y laresistencia y reactancia de la falla. Ver Figura 39.

Figura 39. Ventana para la edición del evento de corto circuito.


35

Realizado esto, ya estamos listos para correr una simulación.

6.3.2.6. Start SimulationPara comenzar la simulación podemos elegir la opción Calculation/Stability/Start Simulation. Ver laFigura 40.

Figura 40. Opción para comenzar estabilidad.

O presionar el botón Start Simulation en la barra de herramientas. Ver la Figura 41.

Figura 41. Opción para comenzar estabilidad.

Después de seleccionar la opción, aparece una ventana en la que definimos el tiempo que debe durar lasimulación y si queremos que las variables seleccionadas salgan en la ventana de salida. Presionamos elbotón OK y la simulación comienza, los resultados aparecerán en la ventana de salida, si así lo quisimos.

6.3.3. Análisis de resultadosLa solución se puede observar en las cajas de resultados del diagrama unifilar en la ventana gráfica, en laventana de salida y la representación gráfica de las distintas variables en el tiempo. Esta última opción esposible, empleando la herramienta Virtual Instrument panel que trae el DIgSILENT


36

7. MÓDULO DE PROTECCIONES

Los modelos de protección del DIgSILENT han sido implementados con la siguiente filosofía:• El modelo podrá ser lo más real que sea posible.• El usuario puede crear protecciones complejas o alterar las existentes.• Todos los modelos de protección actuarán sobre los interruptores.

Un fusible es modelado como un relé de sobrecorriente actuando sobre un interruptor. Los dispositivos deprotección son almacenados en el objeto sobre el cual van a actuar.

Para la creación de los dispositivos de protección construiremos el siguiente Sistema Eléctrico de Potencia,en el se puede observar la posición de los relés. Ver la Figura (consulte a su instructor).

En este caso determinaremos las corrientes en el sistema en estado estable y además realizaremoscortocircuitos monofásicos y trifásicos en cada subestación para determinar el nivel de corto de cada una deellas. Todos estos datos nos servirán más adelante para determinar los ajustes de cada Relé desobrecorriente que se ubicarán en algunas subestaciones.

Antes de proceder a realizar el ingreso de los dispositivos de protección, veremos unos aspectosimportantes necesarios para entender la estructura interna de dichos dispositivos. Para ello tomaremoscomo ejemplo el relé de sobrecorriente.


37

8. MÓDULO PARA EL CÁLCULO DE ARMÓNICOS

8.1. Introducción

Hoy en día se tiene a escala mundial mercados competitivos que han llevado a que los servicios y productosque prestan las empresas estén acompañados de altos estándares de calidad. Se piensa hoy día en el área dela potencia eléctrica en la filosofía “Power Quality”, la cual incluye el análisis armónico.

En la actualidad la importancia y el compromiso de las empresas que transmiten y distribuyen energíaeléctrica, exigen que las mismas ofrezcan altos índices de confiabilidad, continuidad y calidad en elservicio. Entre las principales medidas técnicas de la calidad del servicio de la energía están la tensión, lafrecuencia y la forma de onda. Para el caso particular de la tensión, la magnitud y la forma de onda soncaracterísticas importantes para calificar la prestación del servicio.

Para los sistemas de producción del entorno actual, los sistemas de conmutación electrónicos de altavelocidad, los equipos de cómputo y demás dispositivos electrónicos son altamente sensibles a lasvariaciones que presentan sus sistemas de alimentación y es aquí donde los índices que califican eldesempeño de los sistemas de potencia entran a ser determinantes.

DIgSILENT Power Factory tiene las herramientas para realizar estudios del comportamiento y desempeñodel sistema en cuanto a sus características armónicas y de Z(w). Algunos de los índices que el programamaneja para esta labor son la distorsión armónica, los índices de distorsión desagregada y total, además deotros parámetros que se comentarán más adelante.

8.2. Generalidades

Los análisis armónicos estudian las desviaciones que se presentan en las ondas sinusoidales ideales detensión y corriente en sistemas eléctricos de potencia. La inyección de armonios de tensión y corriente a lossistemas de potencia producen distorsión de la tensión en otras barras, sobrecargas y pérdidas. El análisis dela distorsión de la forma de onda se desarrolla por la descomposición de la señal en series de Fourier.

Debido a que la señal bajo estudio es periódica, únicamente aparecen armónicos enteros, aunque se puedanencontrar en la práctica inter-armónicos en casos con conversores modulados PWM.

En sistemas trifásicos simétricos existe un desfase de entre las tres fases de los componentesarmónicas, por lo cual los armónicos se relacionan con los circuitos de secuencia así:

# Armónicos: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 …Secuencia: + - o + - o + - o …

Como consecuencia de lo anterior, se observa que los armónicos múltiplos de tres, aparecen únicamentecon la secuencia cero, la cual es normalmente suprimida con la conexión delta de los transformadores.

Señales con formas de onda simétricas presentan armónicos impares y formas de onda asimétricaspresentan armónicos pares, razón por la cual en sistemas de potencia los aportes de armónicos pares sonpequeños, ellos ocurren principalmente en la corriente de transformadores con componente DC en el ladode carga.

Con todas las salvedades anteriores, se describen que los armónicos característicos de los sistemas depotencia, son:

# Armónicos: 5 7 11 13 17 19 23 25 29 31 35 37 …


38

8.3. Índices de distorsión

La norma ANSI/IEEE Std. 519-1981 recomienda el análisis de los efectos producidos por los armónicosmediante el cálculo de índices de distorsión de las variables eléctricas y establece los límites para talesíndices en sistemas industriales. Estos índices dependen de los niveles de tensión, niveles de cortocircuito ycapacidad de las barras.

8.4. Modelado

Los elementos que producen armónicos en los sistemas de potencia son variados, incluyendo a lostransformadores como elementos reales no lineales debido a su núcleo, que es saturable. En estado establelos principales elementos productores de armónicos son los dispositivos conversores – rectificadores, loshornos de arco y los drivers de motores. En estado transitorio, los armónicos son producidos por lasmaniobras de los diferentes elementos del sistema de potencia, estos últimos con impacto en frecuenciassuperiores a 1 kHZ. El Modelado de estos armónicos y del impacto en la impedancia del sistema en unanálisis de espectro de frecuencia del mismo, lleva a tener en cuenta dos elementos importantes en elmodelado: fuentes de armónicos y la dependencia de la frecuencia de los parámetros del sistema.

8.4.1. Metodología

El estudio de armónicos involucra las siguientes dos actividades:

• Análisis de la impedancia en función de la frecuencia Z(w):

Análisis de la impedancia en función de la frecuencia Z(w), vista desde la barra en el cual se inyectanlos armónicos, para diversos casos, variando los valores de compensación de reactivos en las barrasque cuentan con dicha compensación.

• Análisis de la respuesta transitoria y de estado estable del sistema:

Se observan la respuesta transitoria y de estado estable de la tensión y la corriente, vistos en la barra enel cual se inyectan los armónicos, para diversos casos, considerando la existencia de variadores.

8.4.2. Fuentes de armónicos

Todos los dispositivos que contienen conmutadores son productores de armónicos y éstos pueden sermodelados como fuentes de los mismos. En DIgSILENT Power Factory las fuentes de armónicos puedenser de corriente o de tensión.

Las fuentes de corriente armónicas son generalmente equipos de cargas y rectificadores; mientras que lasfuentes de tensión armónica son principalmente equipos para control del rizado de onda y conversoresbasados en PWM (phase wide modulate).

• Mediciones:

Las magnitudes de las corrientes armónicas y las fases para cada una de las frecuencias se valoran pormedio de mediciones en la red bajo estudio. En nuestro caso los valores implementados corresponden a losvalores efectivamente leídos en sitio. Dichas mediciones son muy importantes, dado que proporcionaninformación sobre cuáles son los armónicos generados y cuál es su magnitud.


39

8.4.3. Parámetros con dependencia de la frecuencia

Los elementos del sistema de potencia tienen dependencia con la frecuencia al estar presente el efecto skin.Los principales elementos del sistema de potencia con parámetros dependientes de la frecuencia son lostransformadores, las líneas, las máquinas síncrona y asíncrona y los elementos en paralelo. Para modelaresto en el DIgSILENT, se requiere de la característica específica del elemento con la frecuencia. Dichacaracterística es representada por la siguiente función:

y(fh) = (1-a) + a(fh/f1)b

Donde el valor corregido de impedancia se multiplica por dicha función, es decir:

Para las resistencias: R(fh) = R × y(fh)Para las reactancias: X(fh) = X × y(fh)

Estos parámetros corrigen la resistencia y la reactancia nominal a la frecuencia fundamental con k(f), quees el factor que los corrige con la frecuencia h.

Figura 42. Ventana para el ingreso de datos de parámetros de corrección por frecuencia.

Los parámetros a definir mostrados en la Figura 42 son los valores a y b de la ecuación polinómicacaracterística para calcular el valor k para corregir la impedancia en función de la frecuencia.

8.4.3. Asociación de los modelos armónicos

El procedimiento para asociar las fuentes armónicas a las cargas y los polinomios característicos a líneas detransmisión (u otros elementos) es el siguiente:

• Fuentes de Corrientes armónicas

Se edita la carga de interés (ejem: CARGA 4x93) y se define el tipo CARGA-ARMMONICA, luego en elmenú HARMONICS se selecciona la fuente deseada (Harmonic Currents 4x93) en la carpetaARMONICOS de las librerías.

• Polinomios característicos

Se define el tipo de la línea “Line Type Armonica”. Al hacerse esta definición se selecciona el menúHARMONICS y luego se selecciona el polinomio característico para la resistencia Char. A y para lareactancia Char. B, los cuales se encuentran en la carpeta ARMONICOS de las librerías.


40

Se edita el elemento de interés (ejem: LINEA) y se selecciona el tipo “Line Type Armonica”. En caso de noquererse utilizar la variación con la frecuencia de la impedancia de la línea, al definirse el tipo de polinomiocaracterístico no se le coloca nada en el menú HARMONICS y se guarda con el nombre “Line Type”.

8.4.4. Comandos de cálculo

Los cálculos asociados con los estudios de armónicos se hacen por medio del despliegue que se muestra enla Figura 43.

Figura 43. Despliegue de comandos para el cálculo de armónicos.

8.4.5. Impedancia en función de la frecuencia

Normalmente, los cálculos de respuesta en frecuencia se hacen para secuencia positiva y para secuenciacero, pero en este caso, solamente se hace para la secuencia positiva, dado que el rectificador teóricamenteno genera armónicos de secuencia cero (armónicos de orden 3n). La presencia de desbalances puedegenerar armónicos de secuencia cero, los cuales normalmente son de magnitud despreciable como se puedeobservar en las medidas tomadas.


41

Figura 44. Máscara principal del programa para análisis de flujo de carga armónico y espectro defrecuencia.

Esta primera parte no permite establecer la magnitud de los problemas de armónicos, dado que no se tieneen cuenta cuáles armónicos y de cuál magnitud genera la fuente, pero sí permite detectar los casos en losque pueden presentarse problemas y las condiciones que los generan. Esta simulación se repite para variospasos de compensación de reactivos, permitiendo detectar los casos más críticos, es decir, aquellos casos enlos cuales se presenta resonancia paralelo en frecuencias cercanas a las frecuencias de los armónicosgenerados.

8.4.6. Respuesta en el tiempo


42

En esta parte se modela el sistema, incluyendo las fuentes de armónicos. La respuesta en el tiempo es la quepermite cuantificar los problemas de armónicos en el sistema. El objetivo es evaluar el contenido dearmónicos de los voltajes de las barras del sistema y de las corrientes que circulan a través de éste, con locual se evalúan los índices para el contenido de armónicos con el fin de compararlos con los límitesestablecidos y determinar de esta forma la gravedad del problema. Para la realización de esta parte, elprograma calcula los contenidos de armónicos de las variables eléctricas voltaje y corriente en cualquierrama del sistema.

guÍa bÁsica de digsilent power factory

Documents