Revista Técnica “energía”, Edición No. 15, Issue I, Julio 2018
1. INTRODUCCIÓN
El crecimiento de la demanda que viene de la mano con
el ingreso de nuevos proyectos de generación y por ende
con el crecimiento obligado de la topología de red de
manera especial en los últimos años, ha provocado que
los sistemas eléctricos de potencia (SEPs), operen cada
vez más cerca de sus límites de estabilidad y seguridad,
es por ello que es de gran importancia la determinación
de límites de seguridad que permitan garantizar una
operación segura y confiable del sistema.
La determinación de límites de transferencia de energía
eléctrica es una tarea fundamental para garantizar la
seguridad de los sistemas eléctricos de potencia. En ese
sentido se identifican diversas restricciones que limitan
el flujo de potencia a través de una línea de transmisión,
como el límite térmico de los conductores, límite de
cargabilidad, límites de estabilidad entre otros. Desde el
punto de vista de la estabilidad estática de ángulo, el
límite máximo de transferencia de potencia de una línea
de transmisión se caracteriza básicamente por la
diferencia angular entre los extremos de este vinculó
[1].
Tradicionalmente los límites de estabilidad estática de
ángulo han sido obtenidos con simulaciones eléctricas
realizadas en software’s especializados, los cuales
consisten en simular eventos que provoquen
incrementos en el flujo de potencia paulatinos en una
red de transmisión hasta encontrar la diferencia angular
máxima previo a la perdida de estabilidad del sistema.
Sin embargo este tipo de metodologías no son muy
recomendadas dado que como se mencionó
anteriormente requieren condiciones previas a la pérdida
de la estabilidad del sistema lo cual no es aplicable en
un sistema eléctrico de potencian real dado que el
propósito de implementar un límite de seguridad es
establecer una alerta temprana en tiempo real con el fin
de evitar precisamente la pérdida de estabilidad en el
sistema [2]. Con el desarrollo de la tecnología de
medición sincrofasorial se han desarrollado nuevas
herramientas que permiten monitorear condiciones
estáticas y dinámicas, en tiempo real, de un SEP, en este
sentido, es posible implementar metodologías que
permitan establecer indicadores de seguridad en función
del comportamiento real que tiene el sistema a partir de
las mediciones sincrofasoriales. En este sentido, en este
trabajo se propone una metodología para determinar
límites seguros de estabilidad estática de ángulo en un
SEP partir de mediciones sincrofasoriales y empleando
técnicas estadísticas para análisis valores extremos.
Esta metodología es aplicada al Sistema Nacional
Interconectado (SNI) de Ecuador, para lo cual se utiliza
la información de los fasores de voltaje, obtenidos de las
unidades de medición sincrofasorial (PMUs) instaladas
en las diferentes subestaciones del sistema eléctrico
ecuatoriano, y se calcula la diferencia angular del
sistema de transmisión a nivel de 230 kV tomando
como referencia la barra de 500 kV de la subestación
Coca Codo Sinclair. Y por otra parte, debido a la
característica de información voluminosa de la
información, se emplea la técnica de la Ley del
Logaritmo Iterado para realizar un análisis de valores
extremos y con ello establecer límites seguros de
estabilidad estática de ángulo en función de la diferencia
angular característica del SNI.
2. ESTABILIDAD ESTATICA DE ANGULO
La estabilidad estática de ángulo, como se había
mencionado anteriormente, se encuentra relacionada
con la capacidad que tiene un vínculo de transmisión
para transferir energía eléctrica sin que se presente
perdida de sincronismo. La diferencia angular entre dos
barras del sistema de potencia es una medida directa de
la capacidad de transmisión entre estos nodos. En la Fig.
1 se ilustra dos áreas (A y B), de un sistema de potencia,
que se encuentran interconectadas por un conjunto de
vínculos eléctricos [2].
Figura 1: Transferencia de potencia entre dos barras del sistema
Asumiendo el modelo ‘‘π’’ para el vínculo equivalente
entre dos áreas, como se muestra en la Figura 2, la
transferencia de potencia entre el área A y el área B está
dada por la expresión (1).
Donde:
𝑽
𝑨
: Magnitud de voltaje en la barra A
𝑽
𝑩
: Magnitud de voltaje en la barra B
𝜽
𝑨
: Ángulo de voltaje en la barra A
𝜽
𝑩
: Ángulo de voltaje en la barra B
𝒙: Impedancia del vínculo entre la barra A y la barra B
𝒓: Resistencia del vínculo entre la barra A y la barra B
Considerando que normalmente x >> r, la expresión
anterior se reduce a (2).
En la Fig. 2 se presenta la curva característica de la
transferencia de potencia entre dos áreas de un sistema
eléctrico de potencia a través de un vínculo de
transmisión.