J ORNADAS TCNICAS ISA - 2012 1 VALIDACIN DE MODELOS DE UNIDADES
DE GENERACIN DEL SIN COLOMBIANO EMPLEANDO MEDICIN FASORIAL
SINCRONIZADA Jorge Enrique Gmez C Especialista Planeacin Direccin
Planeacin Operativa CTE Suroccidente XM-Colombia
[email protected] Alberto Len C. Especialista Planeacin
Direccin Planeacin Operativa CTE Suroccidente XM-Colombia
[email protected] Categora Operacin en Sistemas de Potencia RESUMEN
Lossistemaselctricosdepotenciaestnsometidosenlosltimosaos,aunprocesodemodernizacin,
aprovechando los avances en las reas de materialesy tecnologas de
informacin. Muchos investigadores
enelmundoestntrabajandoeneldesarrolloeimplementacindesistemasWAMPAC(WideArea
Monitoring ProtectionAndControl), basados en sistemas de medicin
fasorial sincronizada, conelobjetivo de modernizar y perfeccionar
la supervisin, proteccin y control de rea amplia. Sin embargo, los
estudios de planeamiento de expansin y operacin de los sistemas
elctricos continuaran siendo realizados teniendo como instrumento
base programas de simulacin digitales. En estosprogramas, persistir
la necesidad de usar modelos para representar cada uno de los
componentes del sistema real. La
calidaddelosmodelosesclaveparalaseguridaddelossistemas,puesconellossonsimuladosel
desempeo dinmico del sistema y fijados los lmite de transferencia
entre reas. El operador nacional de Colombia XM, Compaa de Expertos
en Mercados S.A. E.S.P., cre en el ao 2007
elproyectoSIRENA(SistemadeRespaldoNacionalanteeventosdegranmagnitud),queenlaactualidad
tiene adquisicin de datos fasoriales en doce subestaciones a 230 kV
del Sistema Nacional de Transmisin.
DentrodelproyectoSIRENAsebuscadesarrollaresquemasparalaproteccinintegraldelsistemaSIPS
(SystemIntegrityProtectionSchemes),tambinconocidoscomoplanesdedefensa.Lavalidacinde
modelos es otra de las tareas de inters de XM, cuyo objetivo es
perfeccionar sus modelos de simulacin. En este trabajo son
presentados resultados de la primera fase de este trabajo, en la
cual son analizados los
modelosdecontrolesutilizadosencuatroplantasmonitoreadasatravsdelatecnologademedicinfasorial
sincronizada. La validacin deestos modeloses hecha cualitativamente
usando simulaciones hbridas, en las cuales son inyectadas dos de
las variable elctricas (PyQofyV) obtenidas de los registros
fasoriales,del comportamiento real del sistema elctrico y analizada
la coherencia en la respuesta de las otras dos variables. Es
comprobada la capacidad de las simulaciones hbridas para verificar
y validar los parmetros con ayuda
delosregistrosrealesobtenidosatravsdeunsistemademedicinfasorialsincronizada.Tambinfue
evidenciada la necesidad de desarrollar herramientas y metodologas
para el ajuste de parmetros, al igual que para la identificacin de
los tipos de modelos a ser utilizados en las simulaciones
digitales. PALABRAS CLAVES. Medicin fasorial, Simulaciones hbridas,
Validacin de Modelos, WAMPAC, proyecto SIRENA. J ORNADAS TCNICAS
ISA - 2012 3 1.INTRODUCCIN Enestesiglo21lossistemaselctricosde
potenciadebernmodernizarseparaenfrentarlos
desafosimpuestosporlosconsumidores,
entidadesreguladoresylosrequerimientosde
sostenibilidad.Lamodernizacinnosolotendr
queverconlarenovacindeequipos,sino tambinconlosprocesosdeplaneacin,
supervisinycontrol.Unagranpartedeestos
ltimosprocesosserabordadautilizandolos sistemas de medicin fasorial
sincronizada. Losenormesprogresosalcanzadosenla tecnologa digital y
el uso de materiales avanzados
sernlasbasesdelascincoreastecnolgicas
claves,quevansevanaconfigurarcomose
presentaenlaGrfica1[2].Comunicacionescon ancho de banda suficiente,
alto nivelde seguridad ybajalatenciaintegrarnlasotrascuatro
vertientestecnolgicas,enlacualesestar presente la medicin fasorial.
EnlossensoresymedidoresestarnlasPMU
suministrandodatosconelevadastasasde
actualizacin.Losmtodosavanzadosdecontrol
conajustesadaptablesyesquemasdeproteccin
integralconsiderandoladinmicadelsistema,
utilizarndatosfasorialesentiemporeal.Los
componentesavanzados,comoFACTS, transmisinenHVDCyequipospara
almacenamientodeenerga,podrntenersus
controlesbasadosendatosfasoriales.Porltimo,
losalgoritmosyaplicacionesdeapoyoalatoma
dedecisiones,ciertamenteutilizarandatos fasoriales e inteligencia
computacional. Fuente: Tomado de [2] Grfica 1. Las cinco reas
tecnolgicas claves en la modernizacin de los sistemas.
Muchosinvestigadoresenelmundotienensu
atencinorientadaalossistemasdesupervisin, proteccin y control de
rea amplia WAMPAC. Los sistemasWAMPACpodrnneutralizar,enun
futuroprximo,lapropagacindegrandes
disturbios,reduciendoelnmerodeapagonesy
mejorandolaconfiabilidadylaseguridaddelos sistemas de energa
elctrica [8]. Apesardeeso,losestudiosdeplaneamientode
expansinyoperacindelossistemaselctricos
continuaransiendorealizadosteniendocomo
instrumentobaseprogramasdesimulacindigital,
enloscualespersistirelusodemodelospara
representarcadaunodeloscomponentesdel
sistemareal.Lacalidaddelosmodelosesclave
enlaseguridaddelossistemas,debidoasu utilizacin para simular el
desempeo dinmico del sistemayfijarloslmitesdetransferenciade energa
[3]. Lmitesdeintercambiomenoresquelosreales,
conocidostambincomopesimistas,provocanun
incrementoenloscostosdelaoperacin,quese
vanareflejarenmayorestarifasparalos
consumidores.Porotrolado,lmitesmayoresu
optimistasllevanalsistemaaoperarconniveles
deseguridadyconfiabilidadbajos,resultandoen riesgo de apagones.
Porestasrazones,lavalidacindemodelosha
sidopreocupacindelosingenierosanalistaspor
muchosaos,enlabsquedadeobteneruna representacin adecuada del
desempeo dinmico enlassimulacionesdigitales.Enesteprocesoes
esencialvalidarlosmodelosusandomediciones
reales,tambinconocidascomoregistros.
Tradicionalmente,estacomparacinhasidorealizada
luegodelaocurrenciadegrandesperturbaciones o apagones como los
referenciados en [6]. Lasprincipalesdificultadesasociadasaestos
procesos son: Un gran esfuerzo, representado en trminos de
personasespecialistasytiemporequerido, para obtener el caso base o
punto de inicio de las simulaciones dinmica;
Indisponibilidadderegistrosdeleventoen todas las reas del sistema;
Faltadesincronizacintemporalenalgunos registros disponibles;
Indisponibilidaddelasecuenciaexactadelos eventos ocurridos.
Superadasestasdificultades,podrnsurgirotras aun mayores cuando
nohubieseadherenciaentre
losregistrosylosresultadosdelassimulaciones.
Porejemplo,sernecesarioidentificarcualesde
losnumerososmodelosempleadosenla simulacin estn en desacuerdo con
la realidad. Lasimulacindinmicahbrida,consucapacidad
deinyectarenlassimulacionesdigitalesseales J ORNADAS TCNICAS ISA -
2012 4 externasregistradas,posibilitahacer comparaciones rigurosas
entre las mediciones y la simulacindigitalrealizadausandopequeos
subsistemas[4].Deesemodosepuedevalidar,
porejemplo,losmodelosdinmicosdelos
generadores,sinnecesitardeconsiderarelresto
delsistema,esdecir,evitandolasdificultades anteriormente
mencionadas. EnelproyectodeinvestigacindeXMconel
apoyodelasUniversidadFederaldeSanta
CatarinaUFSC,FlorianpolisBrasil,lasimulacin
dinmicahbridaempleandomedicinfasorial
sincronizadaesabordadopretendiendocubrir aspectos tales como:
Validacindelosmodelosdinmicosdeun sistema elctrico de potencia;
Metodologasautomticasparaidentificarel modelo que mejor represente
un subsistema; Metodologasautomticasparaestimarlos parmetros del
modelo ya conocido o identificado.
Enesteartculosepresentanlosresultados
relacionadosalaprimerafasedeestetrabajo,en
lacualsonanalizadoslosmodelosdecontrol
empleadosparacuatroplantasendondesetiene medicin fasorial en el SIN
colombiano. El artculo est estructurado as: en la seccin 2 es
descritoelproyectodemedicinfasorial
sincronizadaenColombia.Enlaseccin3se presenta la metodologa
empleada en la validacin delosmodelos.Enlaseccin4sonmostradosy
discutidos los resultados obtenidos.Por ltimo, las conclusiones son
presentadas en la seccin 5. 2.LA MEDICIN FASORIAL EN COLOMBIA
LuegodelapagntotalocurridoenColombiaen
abrilde2007,eloperadornacionalXMcreel proyecto SIRENA (SIstema de
REspaldo NAcional anteeventosdegranmagnitud).Enestecontexto
elobjetivoesimplementaresquemasparala
proteccinintegraldelsistema,conocidosporla
siglaSIPS(SystemIntegrityProtectionSchemes). Los SIPS son
estructurados con base en sistemas
demedicinfasorialybuscancortaromitigarel impacto de lo eventos de
muy baja probabilidad de ocurrencia, pero de gran magnitud [7].
Enlaactualidad,elproyectoSIRENAtiene
instaladasPMUsendocesubestacionesdelSTN (ver Grfica 2) enviando 10
fasores/s de tensiones y corrientes a travs de las red corporativa.
Fuente: Elaboracin propia Grfica 2. Localizacin de las PMUs en
Colombia. Loscanalesactualesdecomunicacinsern sustituidos por
canales exclusivos de XM, con el fin
deviabilizarlaadquisicindedatosfasorialescon una tasa de 30
fasores/s o superior.Adicionalmente, ser ampliado el sistema actual
de supervisinfasorialsincronizadamediantela instalacin de PMUs en
el sistema a 500 kV, en el sistema de transmisin a 220 kV del rea
Caribe y en algunas plantas de inters.
LaGrfica3presentaunavisinconceptualdela arquitectura del sistema de
medicin fasorial a ser implementado en el futuro prximo, para
facilitar el intercambio de informacin entre las subestaciones y
las diferentes empresas de energa. Fuente: Tomado de [7] Grfica 3.
Arquitectura del sistema de medicin fasorial a ser implementado en
el futuro. J ORNADAS TCNICAS ISA - 2012 5
Laarquitecturaestbasadaenlossiguientes conceptos: Procesamiento
distribuido en subestaciones; ReddecomunicacintipoWAM,endondeser
realizado el intercambio de datos e informaciones;
Infraestructuradeconcentradoresdedatos
fasorialesdealtodesempeoyconfiabilidad (superPDCs);
Clientesdeaplicativosconectadosenuna barra local de datos
fasoriales. Losestudiospresentadosenesteartculohacen
partedelasactividadesdelproyectoSIRENAcon
elapoyodelLaboratoriodePlaneamiento
LABPLANdelaUFSC.Enelsonempleados registros reales del WAMS
instalado en el sistema interconectado colombiano. 3.METODOLOGA
PARA LA VALIDACIN 3.1. SIMULACIN HBRIDA
Elobjetivodelassimulacioneshbridases
incorporarregistrosrealesdentrodeunprograma
desimulacindigital.Lamezclademedicionesy
modelosdesimulacinpuedeayudara
comprenderelcomportamientodelsistema,
identificarlascausasdedesempeosindeseables y perfeccionar los
modelos empleados. Paralasunidadesgeneradores,laestrategiaes
considerar la respuesta de un pequeo subsistema como el mostrado en
la Grfica 4. Fuente: Elaboracin propia Grfica 4. Subsistema de
unidad generadora (a) registro fasorial en el sistema completo (b)
simulacin hbrida del subsistema
Deestamaneraesposibleaislarlainfluenciade
losdiferentescomponentesdelsistemaexterno
anteunaperturbacin,odichodeotramanera,la
dinmicadelsistemaexternoesrepresentadapor medio del playback de los
registros [4]. Ladinmicadeunsistemadepotenciapuedeser descrita por
el siguiente conjunto de ecuaciones [4],[9]: {( )( ),(1)
Endondef:vectordeecuacionesdiferenciales (dim M);g: vector de
ecuaciones algebraicas (dim
M);x:vectordevariablesdeestadoxT=[x1...xM]y y: vector de variables
algebraicas yT=[y1yN]. Lasecuacionesdiferencialesmodelanladinmica
delasmquinassincrnicasysuscontroles, mientras que las ecuaciones
algbricas no lineales representanelsistemadetransmisin,los
estatores de los generadores y las cargas.
Selaevolucineneltiempo(registro)deunade las variables y* es
conocida, la ecuacin (1) queda como: {(
)(
)(2) Elvectorgtendrlamismacantidadde
ecuacionesqueelvectorgmenoslacantidadde variables
conocidasinyectadas en elplayback. En cada paso de integracin t, un
nuevo valor de y* es introducidoenlaecuacin(2)parareflejarla
alteracin en las condiciones del entorno, como es descrito en el
siguiente seudo-algoritmo, en el cual t es el paso de integracin
[5]. i.Ent=tj,calculelasderivadasdx/dt=f(x,y,y*) con las variables
x(j), y(j), y*(j) conocidas;
ii.Calcularlasvariablesdeestadoparat=tj+t: x(j+1)=x(j)+(dx/dt)*t;
iii.Adoptarunnuevovalordeyi,y*(j+1),conlos valores registrados;
iv.Resolverlaecuacin0=g(x(j+1),y,y*(j+1))
paralasnuevasvariablesalgbricasy(j+1)en el instante tj+1 = tj + t;
v.Avanzar el tiempo de simulacin a t = tj+1 =
tj+tyactualizartodaslasvariablesx(j+1),y(j+1), y*(j+1); vi.Volver
al paso i. hasta finalizar la simulacin.
Lassimulacioneshbridaspuedenser implementadas de manera directa o
indirecta, para forzarlaevolucineneltiempodeunaoms
variablesdeacuerdoconlosregistros[9].El mtodo directo exige una
intervencin directa en el esquemadesolucindelasecuacionesy,por
tanto, es necesario disponer o desarrollar el cdigo
fuentedelprograma.Enlaformaindirectase
empleancomponentesexternos,como
generadores,transformadoresocargasen arreglos especialmente
definidos para cada caso. Enelpresentetrabajofueronempleadosmtodos
J ORNADAS TCNICAS ISA - 2012 6
indirectosyelprogramacomercialPowerFactory
deDigSILENT.Pararealizarelplaybackdedatos
fasorialesfueronutilizadoslosmtodosdel
generadorderespuestarpida[4],enelcualson forzadas la frecuencia y
la magnitud de tensin (f y V)yelmtododeinyeccinforzadadepotencia
propuestoen[1].Enesteltimosoninyectaslas
potenciasactivayreactivaenelsubsistema(Py Q). Los dos mtodos son
ilustrados en la Grfica 5 Fuente: Tomado de [1] Grfica 5. Mtodos
indirectos empleados en las simulaciones hbridas. 3.2. LA VALIDACIN
Enlasimulacindinmicadeunsistemaelctrico
unabarrasecaracterizaporcuatrovariables:
magnituddetensin,ngulo/frecuenciae inyecciones de potencia activay
reactiva(V,/f,P, Q).Conocidasdosdeellas,lasotraspuedenser
calculadas por simulaciones [4].
Enelmtododelgeneradorderespuestarpida
soninyectadosvaloresdeVyf.Larespuestadel
subsistemasereflejaenPyQ.Mientasqueenel mtodo de inyeccin forzada P
y Q son impuestos, Vyfsonlasrespuestas.Mediantelasdiferencias
entrelosvaloresregistradosylosobtenidosenla
simulacinhbrida,sepuedeinferirlacoherencia
entreelmodeloyeldesempeorealdel subsistema.
Enesteartculoserealizaunprocesode validacin cualitativa a partir de
la visualizacin de lasdiferenciasentrevaloresderegistrosyde
simulacin representados en forma de grfica. 4.RESULTADOS OBTENIDOS
Enelsistemademedicinfasorialactualde
Colombiasetienenregistrosdecuatroplantas
hidroelctricas:SanCarlos,Guavio,Chivory
Betania.Parapreservarlaconfidencialidaddelos
datos,lossubsistemassernreferidoscomo
generadorosubsistema1,2,3o4,siendoqueesteordenespremeditadamentediferentedel
orden usado en la descripcin anterior.
Fueronbuscadosregistrosenelconcentradorde
datosfasoriales(PDC),dedostiposdeeventos:
frecuenciaytensin.Fueescogidouneventode
frecuenciaparaelanlisisdeloscuatro subsistemas. En el caso de los
eventos de tensin, fueron escogidos contingencias diferentes.
Paralascuatroplantassetienenregistros fasoriales de las tres fases
de tensin en el lado de altatensindeltransformadorelevador(230kV).
Sinembargo,solamentelacorrientedelafasea
estdisponibleenformadefasor,exceptoenla planta 2, en donde se
tienen registros de corriente
delastresfases.Cuandosetienelacorrientede
solounafase,segeneranimprecisionesenel
clculodelaspotenciasactivayreactivapara
fallasdesbalanceadas,principalmenteenlos perodos subtransitrio y
transitorio. 4.1. EVENTO DE FRECUENCIA A las 22h:21min del 5 de
octubre de 2011 la planta PorceIIIquedaisladadelSINcuandogeneraba
550 MW, produciendo un evento de frecuencia con un valor mnimo de
59.38 Hz.Taleventofuereproducidoempleandosimulacin
hbridaparacadaunodeloscuatrosubsistemas analizados, considerando
inicialmente los controles existentes en la base de datos. Para el
mtodo de inyeccin forzada de potencia P y Q, la Grfica 6 presenta
la comparacin entre los registrosylarespuestadefrecuenciaobtenidaen
lasimulacin.Porotrolado,enlaGrfica7se
muestranlosregistrosyresultadosdela simulacin hbrida usando el
mtodo del generador de respuesta rpida (forzando f y V).
Cualitativamente puede observarse lo siguiente:
Comportamientoinestabledelgenerador1
obtenidoenlassimulacioneshbridas(Grfica 6a y Grfica 7a);
Razonableadherenciaparaelgenerador3,
entrelosresultadosdelasimulacinhbriday
losregistrosparaelperodotransitorio.Sin
embargo,severificaunsignificativodesvo
paraelrgimenpermanente(Grfica6cy Grfica 7c);
Enlossubsistemas2y4esobservadauna razonable adherencia en la
primera parte de la oscilacindelafrecuencia(Grfica6by6d)y
potenciaactiva(Grfica7by7d),perotiene
pocoamortiguamientoygrandessobrepasos en la
frecuenciayamortiguamiento con mayor intensidad en la potencia
activa. J ORNADAS TCNICAS ISA - 2012 7 Fuente: Elaboracin propia
Grfica 6. Frecuencia registrada en el evento y obtenida en la
simulacin hbrida forzando P y Q con los modelos de controles de la
base de datos. Fuente: Elaboracin propia Grfica 7. Potencia activa
registrada en el evento y obtenida en la simulacin hbrida forzando
f y V con los modelos de controles de la base de datos.
Enestetipodeeventos,elproblemaest fuertemente relacionado al modelo
utilizado en las simulacionespararepresentarelregularde
velocidaddelosgeneradores.Porestarazn,
buscandoobtenerunamejorrepresentacindela
dinmicadelsistemaenlassimulaciones,fueron
hechoscambiosenlosparmetrosdelos reguladores de velocidad y fue
sustituido el modelo asociado al generador 1.
Enelprimercasofueronalteradas,porensayoy error, las constantes de
tiempo y las ganancias de losbloquesdelossistemasdecontrol
representados en la base de datos. En el segundo
caso,fueutilizadounreguladortpico.Enambos se preservaron los
parmetros de los generadores.
EnlaGrfica8soncomparadoslosregistroscon
lasrespuestasobtenidascuandosonforzadaslas
potenciasPyQ.Porotrolado,enlaGrfica9se
presentanlosresultadosparaelmtododel
generadorderespuestarpidaenelqueson
forzadasfyV.Aunquehayansidoobtenidas
mejoras,nofueposibleeliminarlossobrepasos
observadosenlosgeneradores2y4conlos modelos empleados.
Quedaclaroquelasimulacinhbridaofreceuna
manerarpidaysimpledecalificarlosmodelos
querepresentanunsubsistema,peroqueel
mtododeensayoyerrornoessuficientemente
adecuadoparacorregirlos,especialmentecuando
larespuestadelmodeloempleadoseencuentra muy distante del
comportamiento real. Fuente: Elaboracin propia Grfica 8. Frecuencia
registrada en el evento y obtenida en la simulacin hbrida forzando
P y Q con los modelos de controles modificados. Fuente: Elaboracin
propia Grfica 9. Potencia activa registrada en el evento y obtenida
en la simulacin hbrida forzando f y V con los modelos de controles
modificados. 4.2. EVENTOS DE TENSIN
Fueronbuscadoseventosenloscualesse
verificaracadadetensinsignificativaenlos
subsistemasanalizados.Lascontingenciasson
descritasacontinuacin,enlascualeselcircuito es desconectado por sus
protecciones principales. San Carlos - Virginia 500 kV por falla en
la fase c, a las 2h:15min del 3 de julio de 2011; Chivor - Guavio 1
y 2 a 230 kV por falla en las fases a y b, a las 14h del 18 de
septiembre de 2011; Jamondino - Mocoa a 230 kV por falla en la fase
a, a J ORNADAS TCNICAS ISA - 2012 8 las 15h:9min del 24 de
septiembre de 2011. Taleseventosfueronreproducidosen
simulacioneshbridasconsiderandolasalteraciones
deparmetrosymodelosenlosreguladoresde velocidad relatados en la
seccin anterior. En este tipo de eventos, son observadas
alteraciones significativasdelamagnituddetensinVyla
potenciareactiva.Siendoquelapotenciaactivay
lafrecuenciasonpocoperturbadas,estas variables no son mostradas en
los anlisis. EnlaGrfica10semuestragrficamentela
comparacinentrelastensionesobtenidasenlos registros fasorialesdelos
eventos escogidosy las obtenidas en las simulaciones hbridas,
forzandoP yQ.IgualmenteenlaGrfica11sepresentala comparacin de la
potencia reactiva cuando en las simulaciones hbridas son forzadas f
y V. Elanlisisdeestascomparacionesindica cualitativamente lo
siguiente: Loseventosdetensinmuestranunamejor
adherenciaentrelosregistrosylosresultados
obtenidosenlassimulacioneshbridas, excepto en el caso del
subsistema 4; Lamejoradherenciaesobservadaenlos modelos que
representan el subsistema 3. Elmodeloquerepresentaelestabilizador
(PSS) del subsistema 4 introduce inestabilidad
enlassimulaciones,comoseobservaenla Grfica 10d.
Latensinmnimaalcanzadaenlasimulacin
delsubsistema1(Grfica10a),esmucho
menorqueelvalorregistrado.Estopuede
estarasociadoalasimprecisionesenel
clculodelapotenciareactivaduranteel
perodosubtransitrio.Enestegeneradores
registradasolamentelafaseadelacorrienteque fue justamente en donde
ocurri el corto circuito. Enelsubsistema2latensinregistradaes mucho
menor que la obtenida en la simulacin
hbrida(Grfica10b).Sinembargo,enel mismo subsistema, una alteracin
muy grande enlapotenciareactivaesobservadaenel perodo transitorio
de la simulacin hbrida que fuerza f y V (Grfica 11b). Para este
subsistema se tiene registro de las tres fases de corriente.
Enestetipodeeventoslarespuestadelos
generadoresesinfluenciadaporellazodecontrol
detensin,representadoporelregulador automtico de tensin (AVR)ypor
el estabilizador (PSS).Poreso,tratandodeobtenerunamejor
representacin de la dinmica de los subsistemas en
lassimulaciones,fueronrealizadasalteracionespor ensayo y error en
los parmetros de estos modelos. Fuente: Elaboracin propia Grfica
10. Magnitud de tensin registrada en eventos y obtenida en la
simulacin hbrida forzando P y Q con los modelos de la base de
datos. Fuente: Elaboracin propia Grfica 11. Potencia reactiva
registrada en eventos y obtenida en la simulacin hbrida forzando f
y V con los modelos de controles de la base de datos
ElPSSdelsubsistema4fuedeshabilitadoenlas
simulaciones.Losresultadosobtenidosson
presentadosenlaGrfica12yenlaGrfica13. Los parmetros de los
generadores no fueron alterados.
Aunquehayasidoobtenidaunaciertamejor
adherenciaparalossubsistemas2y4(Grfica 12byGrfica12d),segn la
simulacin hbrida en lasquesefuerzaPyQ,enelmtodoenquese fuerza f y V
se obtuvo poca adherencia en los perodos subtransitrio y
transitorio (Grfica 13b y Grfica 13d).
Estasituacinfueindicadaen[1],endondese mostr que el mtodo en el
cual son forzadas P y Q presentapocaadherenciaenelperodo
subtransitrio.Porotrolado,enelmtodoenel
cualsonforzadasfyV,seobservapoca adherencia tanto en el perodo
subtransitorio como J ORNADAS TCNICAS ISA - 2012 9
transitorio.Estassituacionesrequierendeun anlisis ms detallado y
cuantitativo. Fuente: Elaboracin propia Grfica 12. Magnitud de
tensin registrada en eventos y obtenida en la simulacin hbrida
forzando P y Q con los modelos de controles modificados. Fuente:
Elaboracin propia Grfica 13. Potencia reactiva registrada y
obtenida en simulacin forzando f y V con controles modificados.
4.3.EVENTOS DESEQUILIBRADOS Y LA TASA DE FASORES En Chivor se tiene
instalada una PMU desarrollada por XM, que funciona de manera
simultnea como medidordecalidadenelcualsonregistrados eventos de
tensin. Seranalizadauna contingencia ocurrida el 18 de mayo de 2011
a las 18h:02m, sobre el circuito 2 de
lalneaChivorGuavio220kVpordescarga atmosfrica con apertura
definitiva de la lnea. EnlaGrfica14(a)sepresentalaoscilografade
tensinde12cicloscon256muestras/ciclo.Se observa que el rayo alcanz
la fase a e involucr la b,mantenindoseporpocomsde3ciclos.Por
otrolado,enlaGrfica14(b)sonmostradoslos valores rms calculados cada
ciclo, equivalente a 120valores/s.Duranteelperododepermanencia de
la falla fueron obtenidos 7 valores.
ComopuedeserobservadoenlaGrfica14(c), con 10 fasores/s, que
equivale a un valor cada 100
ms,esobtenidosolamenteunfasorenelperodo del corto circuito, con
magnitudes muy diferentes a los niveles mnimos alcanzados por el
sistema real. Silatasafuerade60fasores/shubiesensido obtenidos 3
fasores en el perodo de la falla. Fuente: Elaboracin propia Grfica
14. Evento de tensin visto en Chivor 230 kV (a) Oscilografa, (b)
Valores rms cada ciclo (c) Magnitud de tensin con 10 fasores/s.
Paraestetipodefallasyteniendocomoobjetivo
reproducirladinmicadelperodotransitorio,es necesaria una tasa de
por lo menos 60 fasores/s. 5.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Lassimulaciones hbridas son un puente entre los
mundosdelplaneamientoydelaoperacin.En
esteartculofueverificadasupotencialidadpara
validardemanerasimplelosmodelosempleados
enlassimulacionesdigitales,conelauxiliode
registrosdeunsistemademedicinfasorial
sincronizada.Losmtodosindirectosutilizadosenlas simulaciones
hbridas, forzandoPyQo forzandof y V, parecen ser complementarios en
el proceso de validacin cualitativa de los modelos. Sin embargo,
esnecesariorealizarunanlisismsdetalladoy J ORNADAS TCNICAS ISA -
2012 10 cuantitativo de los errores propios de cada uno de los
mtodos. ParalascuatroplantashidroelctricasdelSIN
colombiano,endondesetienemedicinfasorial
sincronizada,fueanalizadoeldesempeo
cualitativodelosmodelosempleadosenlas
simulacionesdigitalesparaeventosdefrecuencia y de tensin.
Loseventosdetensinpresentanunamejor
adherenciaentrelosregistrosylosresultados obtenidos en las
simulaciones hbridas. Esto indica
queellazodecontrol,quetienequeverconla
tensinylapotenciareactivaentregadaporel generador, se encuentra
mejor representado en los modelos utilizados en las simulaciones.
Porotrolado,loseventosdefrecuenciamuestran
lanecesidaddemejorarenlosmodeloslos componentes del lazo de control
que tiene que ver conlafrecuencia/velocidadylapotenciaactiva
entregada por el generador. Lareproduccindelosperodossubtransitrioy
transitoriodeuneventopresentanpoca
adherencia,influenciadanosoloporlosmtodos
empleadosenlassimulacioneshbridas(cuando
sefuerzanfyV),sinotambinporlasfallas desbalanceadas, la ausencia de
registro fasorial en lastresfasesdecorrienteylatasademuestreo
actual en las PMU de Colombia de 10 fasores/s.
Esnecesariodesarrollarmetodologasy
procedimientosautomticosparavalidarde
maneracuantitativalosmodelosyajustarlos
parmetroscuandolosmodelossonconocidos,
Sinembargo,elmayordesafoseencuentraen desarrollar una metodologa
queestime el modelo quemejorrepresentauncontrologrupode
controles,cuandonoseconocesuestructura terica. 6.REFERENCIAS
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[9] TREVISAN Felipe. Validao de Parmetros de Modelos de Unidades
Geradoras usando dados deMedioSincronizadadeFasores.
Dissertaodemestrado.Florianpolis: Universidad Federal de Santa
Catarina, 2011. HOJA DE VIDA DE LOS AUTORES. Jorge Enrique Gmez
Castro IngenieroelectricistadelaUniversidadPontificia
BolivarianaUPBMedelln-Colombia(1982)ymaestra en planeamiento de
sistemas de energa elctricos de la
UniversidadFederaldeSantaCatarinaUFSC Florianpolis-Brasil (1995).
Ingres a ISA en el ao 1983 e hace parte de XM desde el ao de su
creacin. En su vidaprofesionalsehadesempeadocomoanalistade
planeamientodelargo,medianoycortoplazo.
ActualmenteesestudiantededoctoradoenlaUFSCy trabaja en el proyecto
SIRENA. (GOMEZ, y otros, 2011) Ramn Alberto Len Candela
IngenieroelectricistadelaUniversidadTecnolgicade
BolvarUTBCartagena-Colombia(1997)ymaestraen
ingenieraelctricadeIowaStateUniversityen2005. Trabaja en el Centro
Nacional de Despacho CND desde 1997 y actualmente en XM se desempea
en el rea de planeamientocomoCoordinadordeProyectosde Investigacin
y Desarrollo.