8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
1/22
Representación de cargaspara análisis del comportamiento dinámico
Los ingenieros de potencia generalmente toman
decisiones en la operación o planificación, basados en losresultados de flujos de potencia y/o estudios deestabilidad.
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
2/22
Representación de cargaspara análisis del comportamiento dinámico
Operación de sistemas.
Top Area Cost
Left Area Cost Right Area Cost
128 MW
MW
187 MW
MW
200 MW
MW 202 MW
MW
110 MW 40 MVR
80 MW 30 MVR
130 MW 40 MVR
40 MW
20 MVR
1.00 pu
1.01 pu
1.04 pu1.04 pu
1.04 pu
1.00 pu1.05 pu
73 MW
73 MW
54 MW 53 MW 9 MW 9 MW
48 MW
48 MW
83 MW 81 MW
46 MW
47 MW 5 MW
43 MW
44 MW 21 MW 21 MW
42 MW
41 MW
48 MW
MW
200 MW
0 MVR
200 MW
0 MVR
21 MW 21 MW
AGC ON
AGC ON
AGC ON
OFF AGC
AGC ON
7959 $/hr
4752 $/hr4187 $/hr
Case Hourly Cost
16899 $/hr
Bus 1 Bus 3 Bus 4
Bus 2 Bus 5
Bus 6 Bus 7
83%
87%
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
3/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Operación de sistemas.
Top Area Cost
Left Area Cost Right Area Cost
103 MW
MW
152 MW
MW
200 MW
MW 198 MW
MW
110 MW 40 MVR
80 MW 30 MVR
130 MW 40 MVR
40 MW 20 MVR
1.00 pu
1.01 pu
1.04 pu1.04 pu
1.04 pu
1.00 pu1.05 pu
63 MW
63 MW
40 MW 39 MW 38 MW 38 MW
33 MW
32 MW
77 MW 75 MW
26 MW
26 MW 17 MW
37 MW
37 MW 20 MW 20 MW
39 MW
39 MW
110 MW
MW
200 MW
0 MVR
200 MW
0 MVR
20 MW 20 MW
AGC ON
AGC ON
AGC ON
OFF AGC
AGC ON
8026 $/hr
4662 $/hr4186 $/hr
Case Hourly Cost
16875 $/hr
Bus 1 Bus 3 Bus 4
Bus 2 Bus 5
Bus 6 Bus 7
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
4/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Con una representación deficiente se producen errores
que pueden tener un alto costo.
Tradicionalmente, las cargas son los componentes de lossistema eléctricos menos considerados respecto a los
modelos matemáticos con los cuales pueden serrepresentados para estudios dinámicos.
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
5/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
El modelado de cargas es un objetivo difícil debido afactores como:
Gran diversidad de componentes.
Localización y propiedad de los dispositivos en las diversasinstalaciones, que dificulta el acceso por parte de las
compañías eléctricas. Variabilidad de la carga con respecto al período de tiempo,
estación, clima, etc.
Falta de información precisa de la composición de las
cargas. Incertidumbres con respecto a las características de varias
cargas, particularmente para grandes variaciones devoltaje o frecuencia.
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
6/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Las compañías a menudo almacenan
información de los consumos para propósitosde pronóstico. Sin embargo esta información aveces no está disponible o no es directamenteutilizable para fines de análisis.
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
7/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Conceptos Básicos
Carga
Una dispositivo conectado al sistema eléctrico queconsume potencia
La potencia total consumida por todos losdispositivos conectados al sistema eléctrico
Una parte del sistema que no está explícitamenterepresentado
La potencia de salida de un generador o plantageneradora
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
8/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Conceptos Básicos
Componente: Equivalente de todos los dispositivos deun específico o similar tipo. Como por ejemplo:
Calentador de agua
Aire acondicionado
Luces fluorescentes
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
9/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Conceptos Básicos
Clase: Corresponde a una categoría, tales como:
Residencial
Comercial
Industrial
Para propósitos de modelación es útil agrupar varias
cargas en clases, donde cada clase tiene similarcomposición y características
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
10/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Conceptos Básicos
Composición de la carga: Corresponde a lacomposición de la carga en términos de loscomponentes. Este término se puede asociar a lacarga en barras del sistema.
Combinación de clases: Corresponde a lacomposición de la carga en términos de las clases
Carga Característica: Un conjunto de parámetrostales como, factor de potencia, variación de P con V,etc. Que caracterice el comportamiento de una cargaespecífica.
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
11/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Terminología usada para describir diferentes tipos demodelos de carga
Modelo de carga: Representación matemática de la relaciónentre el voltaje de barra (magnitud y frecuencia) y lapotencia (activa y reactiva).
Modelo de carga estática: Modelo que expresa la potenciaactiva o reactiva en cualquier instante de tiempo comofunción de la magnitud del voltaje y frecuencia.
Modelo de carga dinámica: Modelo que expresa la potencia
activa o reactiva en cualquier instante de tiempo comofunción de la magnitud del voltaje y frecuencia, parainstantes de tiempo pasados. Se usan ecuacionesdiferenciales.
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
12/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Terminología usada para describir diferentes tipos demodelos de carga
Modelo de carga de impedancia constante: La potenciavaría directamente con el cuadrado de la magnitud devoltaje.
Modelo de carga de corriente constante: La potencia varíadirectamente con la magnitud de voltaje.
Modelo de carga de potencia constante: La potencia novaría con los cambios en la magnitud de voltaje.
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
13/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Modelo polinomial de carga
Se representa a través de una ecuación polinomial larelación entre potencia y magnitud de voltaje
+
+
=
+
+
=
6
0
5
2
0
40
3
0
2
2
0
10
aV
V aV
V aQQ
aV
V aV
V aPP
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
14/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Modelo exponencial de carga
Se representa a través de una ecuación exponencial larelación entre potencia y magnitud de voltaje
Los parámetros de este modelo son los exponentes np y
nq, y el factor de potencia de la carga.
Notese que si los exponentes valen 0, 1 y 2 la carga sepuede representar como de potencia constante, corrienteconstante e impedancia constante, respectivamente
nq
np
V V QQ
V V PP
=
=
00
0
0
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
15/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Modelo de carga dependiente de la frecuencia
Un modelo de carga estática que incluye la dependenciacon la frecuencia.
Esto se realiza multiplicando tanto un modelo de cargapolinomial como un modelo de carga exponencial por unafactor representado de la siguiente forma
( )0
1 f f a f
−+
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
16/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Modelo de carga usados en programas de simulación
EPRI LOADSYN
( )[ ] ( )
( )[ ] ( )[ ]
−+
−+−+
=
−+−+
=
0
2
01
0
00
1
010
2
010
1
010
2111
111
f f KQF V
V QaP
Q f f KQF
V V QaPQ
V V Pa f f KPF
V V PaPP
KPV KQV
KPV KPV
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
17/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Modelo de carga usados en programas de simulación
PSCAD
[ ]
[ ]dF K V
V QQ
dF K V V
PP
QF
NQ
PF
NP
+
=
+
=
1
1
00
00
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
18/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
Datos para la modelación de carga
[ ]
[ ]dF K V
V QQ
dF K V
V PP
QF
KQV
PF
KPV
+
=
+
=
1
1
00
0
0
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
19/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
20/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
21/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico
8/16/2019 Charla 3 - Representacion de Cargas
22/22
Representación de cargas
para análisis del comportamiento dinámico