Edición No. 16, Issue I, Julio 2019
1. INTRODUCCIÓN
La recuperación retardada de tensión inducida por
falla (FIDVR, por sus siglas en inglés) representa un
problema creciente en los sistemas de potencia modernos
[2]. Varios estudios atribuyen que el fenómeno FIDVR
usualmente ocurre en áreas con cargas dominadas por
motores de inducción de torque constante. Estos motores
pueden llegar a bloquearse en repuesta a bajas tensiones
asociadas con fallas en el sistema demandando excesiva
potencia reactiva de la red y agravando aún más el
desbalance entre la potencia reactiva generada y
demandada. Eventos severos de FIDVR pueden
conllevar a un colapso rápido de tensión [3], [1].
Las soluciones para mitigar el fenómeno de FIDVR
son generalmente clasificadas en dos categorías, desde el
lado de la oferta y desde el lado de la demanda de la
energía eléctrica. La solución que ha tenido mayor
aplicación desde el lado de la oferta es la implementación
de dispositivos FACTS, incluidos SVCs y STATCOMs
debido a su funcionalidad de compensación de potencia
reactiva de respuesta rápida transitoria [4], [5]. También
otro de los recursos utilizados en esta categoría es la
reserva dinámica de potencia reactiva de generadores
locales [6], [7]. Por otra parte, las soluciones del lado de
la demanda corresponden a la implementación de
esquemas de desconexión de carga por baja tensión
(UVLS) los cuales son ampliamente utilizados como una
medida efectiva y económica para hacer frente a
fenómenos FIDVR [8].
En los últimos años, se han propuesto varios
esquemas UVLS para mejorar el fenómeno FIDVR, los
cuales tienen diferentes características, por ejemplo,
centralizados o descentralizados, estáticos o dinámicos,
de bucle cerrado o abierto, basados en decisiones
algorítmicas o en reglas. Cualquiera que sea el criterio de
diseño, el instante de activación, la ubicación y la
cantidad de desconexión de carga son factores claves
estrechamente relacionados entre sí [9], [8].
En [10] realizan un esquema UVLS basado en los
valores de magnitud de tensión y en su tasa de variación.
En [11] diseñan un esquema UVLS centralizado donde
monitorean el valor de tensión en barras piloto y según la
desviación y periodo de tiempo de este valor, luego de
ocurrida una falla, el esquema se activa. Estos trabajos,
al igual que [12] se enfocan en el modelamiento de carga
motórica para poder comprobar la existencia del
fenómeno FIDVR luego de ocurrida una gran
perturbación.
En base a lo expuesto, los esquemas de desconexión
de carga para mejorar el fenómeno FIDVR normalmente
son diseñados sobre la base del modelamiento dinámico
de los motores de inducción analizando la variación de
valores de magnitud de tensión en diferentes barras del
sistema ante diferentes tipos de contingencias. Sin
embargo, la variable magnitud de tensión no siempre es
adecuada para ajustar de forma efectiva los parámetros
del esquema de control.
En este trabajo se propone un esquema de
desconexión de carga centralizado que considera el
comportamiento de la carga dinámica del sistema
(motores de inducción) para decidir la ubicación de
desconexión de carga y mitigar el fenómeno FIDVR de
una manera más eficaz.
El artículo está organizado de la siguiente manera. En
la sección 2 se presenta el fenómeno FIDVR, la causa que
lo origina, y los criterios utilizados para detectar su
ocurrencia. En la sección 3 se presenta la metodología de
ubicación de carga a desconectar basada en el
comportamiento dinámico de los motores de inducción.
En la sección 4 se presentan los resultados de la
metodología propuesta para decidir acciones de
desconexión de carga que mitiguen el fenómeno FIDVR
en el sistema de prueba New England de 39 barras.
Finalmente, se presentan las conclusiones.
2. FAULT-INDUCED DELAYED VOLTAGE
RECOVERY - FIDVR
El fenómeno FIDVR es una condición de tensión
iniciada por una falla de transmisión, subtransmisión o
distribución y se caracteriza cuando la tensión permanece
en niveles reducidos durante un periodo determinado que
corresponde al marco de tiempo del corto plazo (desde
pocos ciclos hasta incluso varios segundos) [13]. La Fig.
1 presenta el fenómeno FIDVR en barras de tensión de
500 y 115 kV luego de haber ocurrido una perturbación
en el sistema SCE (South California Edison) de EEUU.
Generalmente, el fenómeno FIDVR se desarrolla en
situaciones donde los motores de inducción constituyen
una gran proporción de la carga en el sistema eléctrico.
En este sentido, los motores de inducción representan un
factor importante en el desarrollo de este fenómeno,
siendo entonces oportuno realizar su correspondiente
análisis.