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Respuesta de las instalaciones ante régimen perturbado

Experiencia de la aplicación del PO 12.3

JOSÉ LUIS RODRÍGUEZ AMENEDO

Universidad Carlos III de Madrid Madrid 14 de Diciembre 2011

TECHWINDGRID´11

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INTRODUCCIÓN

1.- ANTECEDENTES 2.- PROCECO DE ACREDITACIÓN 3.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO / VALIDACIÓN DE MODELOS / SIMULACIÓN 4.- EXPERIENCIA DE ENSAYOS EN CAMPO 5.- TECNOLOGÍAS DE AEROGENERADORES Y FACTS ADAPTADAS AL P.O.12.3 6.- RELEVANCIA DEL PROCEDIMIENTO EN EL CONTEXTO INTERNACIONAL

Experiencia de la aplicación del P.O.12.3

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ANTECEDENTES

El “Procedimiento de Medida y Evaluación de la Respuesta de las Instalacaiones Eólicas ante Huecos de Tensión” surge - A propuesta de la AEE (junio de 2005) - Desarrolla el P.O.12.3 “Requisitos de Respuesta Frente a Huecos de Tensión de las Instalaciones Eólicas”. - Participación y elaboración de fabricantes, promotores, operador del sistema eléctrico REE, laboratorios de ensayos, etc.


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ANTECEDENTES


Perfil del hueco de tensión. P.O.12.3

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ANTECEDENTES


Generación de reactiva durante la falta y su recuperación

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PROCESO DE ACREDITACIÓN

(1) Verificar que las instalaciones eólicas no se desconectan como consecuencia de huecos de tensión en el punto de conexión a red asociados a cortocircuitos correctamente despejados según la curva tensión-tiempo indicada en el P.O.12.3

(2) Comprobar que los consumos de potencia y energía (activa y reactiva) en el punto de conexión a red, para faltas equilibradas y desequilibradas, son inferiores a los niveles marcados en el P.O.12.3


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PROCESO DE ACREDITACIÓN Diagrama de flujo

AEROGENERADOR TIPO

ENSAYO EN CAMPO

CRITERIO MEDIDA

PROCESO GENERAL

PROCESO PARTICULAR INFORME ACREDITADO DE ENSAYO

¿TIPO DE PROCESO?


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PROCESO DE ACREDITACIÓN Proceso general (VALIDACION MODELO AEROGENERADOR)

INFORME ACREDITADO DE ENSAYO

SIMULACION ENSAYO

MODELO AEROGENERADOR

¿CUMPLE VALIDACIÓN?

OPTIMIZAR MODELO

INFORME ACREDITADO VALIDACIÓN AERO

NO SI


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PROCESO DE ACREDITACIÓN Proceso general (VALIDACION MODELO FACTS)

SIMULACION ENSAYO

MODELO FACTS

¿CUMPLE VALIDACIÓN?

OPTIMIZAR MODELO

INFORME ACREDITADO VALIDACIÓN FACTS

NO SI

FACTS TIPO ENSAYO FACTS


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PROCESO DE ACREDITACIÓN Proceso general (VALIDACION INSTALACIÓN EÓLICA)

¿PARQUE CUMPLE P.O.12.3?


NO SI

SIMULACIÓN PARQUE TIPO


INFORME ACREDITADO INSTALACIÓN POSITIVO

INFORME ACREDITADO INSTALACIÓN NEGATIVO


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PROCESO DE ACREDITACIÓN Proceso particular (ENSAYO AERO -> VALIDACION PARQUE)

ENSAYO EN CAMPO

¿CUMPLE P.O.12.3 + adicionales?

INFORME ACREDITADO INSTALACIÓN POSITIVO

NO SI

AEROGENERADOR TIPO

PROCESO GENERAL


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PROCESO DE ACREDITACIÓN AEROGENERADOR TIPO

1.- Generador eléctrico con las mismas especificaciones de diseño - Potencia registrada 20%

- Misma tipología - Misma tensión conexión estator - Relación de transformación 20% - Mismo número de polos

2.- Convertidor electrónico con el mismo hardware y especificaciones para soportar huecos de tensión 3.- Tensión Ucc del transformador 20% 4.- Sistema de compensación de mismas características y tecnología Q > aerogenerador ensayado 5.- Potencia nominal registrada Pn (MW) 20% del valor correspondiente al aerogenerador ensayado 6.- Software específico para cumplimiento de huecos de tensión incluido control y protecciones


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PROCESO DE ACREDITACIÓN PARQUE EÓLICO TIPO

A propuesta del Titular de la instalaciones eólicas que quiera acreditar 1.- Índice de penetración eólica: (Pn/Scc) a) (Pn/Scc) 5%

2.- Impedancia de cortocircuito en p.u. entre el punto de MT del parque y el punto de

conexión a red. Tolerancia 20% 3.- Mismo grupo de conexión de los transformadores y régimen de neutro. 4.- Sistema de compensación de reactiva >= que los del parque simulado 5.- Aerogeneradores que componen el parque de la misma tecnología (iguales o no) con informe de validación de modelo y mismo comportamiento ante huecos.


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PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Equipo de Ensayo

Generador de huecos mediante divisor inductivo - Sk(PE) 5 Pn - Conexión en BT: X3 20% Zk transformador (si es que existe) o X3 < Zk (en discusión) - Debe permitir realizar huecos trifásicos y bifasicos aislados

X1

X2

X3

AERO O FACTS

S

X1 X3

X2

S

AERO O FACTS

A) Conexión en MT B) Conexión en BT

PE PE SC

SC


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PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Ensayo de aerogeneradores

- Ensayos para validación de modelos de simulación - Ensayos para cumplimiento directo del P.O.12.3.

Características comunes a ambos ensayos

Potencia activa registrada

Factor de potencia

Carga parcial 10%-30% Pn 0,95ind-0,95 cap

Plena carga >80% Pn 0,95ind-0,95 cap

Puntos de operación previos al ensayo

Punto operación

Tipo

Hueco

I PC 3F

II PC 2F

III BC 3F

IV BC 2F

Categoría de ensayo

PC: plena carga

BC: baja carga

3F: trifásico

2F: bifásico aislado


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PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Ensayo de aerogeneradores Condiciones de ensayo para validación de modelo

- 1) El punto de ensayo, PE, podrá coincidir o no con el punto de medida, PM

a) PE=PM (conexión en MT ) --> validación aerogenerador+transformador b) PE en MT y PM en BT (conexión en MT) --> validación sólo del aerogenerador

- 2) Uensayo < 90% Un

- 3) Registro de tensiones e intensidades en el PM del bloque de 3 ensayos consecutivos sin desconexión para cada categoría de ensayo

- 4) En el caso particular de generadores asíncronos está en discusión la necesidad o no de realizar un ensayo en campo para obtener el modelo dinámico que se empleará en simulación


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PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Ensayo de aerogeneradores Condiciones de ensayo para cumplimiento directo de P.O.12.3

- 1) Garantía de continuidad de suministro - No se produce desconexión del aerogenerador en 3 huecos consecutivos - Si se produce disparo, otra oportunidad se comprobará 4 no desconexión en 4 huecos consecutivos

- 2) Punto de operación previo al ensayo conforme la tabla anterior

- 3) Nivel de tensión residual durante el ensayo en vacío

Tipo de hueco Valor mínimo de las tensiones en falta durante el hueco

3F 20%+3%

2F 60%+10%

- 4) Condiciones de intercambio de potencia y energía en el punto de ensayo según P.O.12.3 más requisitos adicionales de consumo de potencia y energía


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PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Ensayo de FACTS

- 1) Finalidad: Determinar su respuesta dinámica ante huecos de tensión - 2) No se efectúa el ensayo para comprobar la continuidad de suministro del equipo

-3) Validez del ensayo:

- Dos categorías de ensayo: 3F y 2F aislado . Grado de carga inicial no relevante

- Uensayo < 90% Un

- 3 series temporales de tensión y corriente en cada categoría de ensayo para validación

- 4) Se admitirán ensayos diferentes a los anteriores y siempre y cuando se ajusten a la normativa internacional y reproduzcan en comportamiento del equipo durante el hueco.


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PROCEDIMIENTO DE VALIDACIÓN DE MODELOS Criterios de validación (AEROS y FACTS)

- 1) Recopilar datos de tensión e intensidad instantánea en el punto de medida de 3 ensayos en campo para cada categoría de ensayo. Se determinarán las siguientes variable (xmed)

- Valores eficaces de la componente fundamental de la tensión - Valor eficaz de la componente fundamental de la intensidad - Potencia activa

- 2) Reproducir en la plataforma informática el ensayo en campo con el modelo de aerogenerador y la configuración de red y del banco de ensayo. Se determinarán los mismos valores que en el apartado anterior, xsim

-3) Se compararán cada una de estas variables y se aceptará como validado el modelo cuando se cumpla

%10100(%)

med

simmed

x

xxx


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PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE PARQUES Topología del Sistema Eléctrico

PCR

EQUIVALENTE DE RED

AT MT BT

G

PCR: Punto de conexión a red

FALTA 2f

FALTA 3f

FACTS

PARQUE EÓLICO


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PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE PARQUES Red Eléctrica Equivalente (I)

Nudo balance

T2 T1 Xf

GS2

L1 L2

PCR

Sk

jk

Un

Pn

GS1

CARGA


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PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE PARQUES Red Eléctrica Equivalente (II)

-0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

Tensión eficaz. Hueco 3f-PC

tiempo(s)

p.u

.

UA9sinGH

UA9conGH


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PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE PARQUES Evaluación de la respuesta ante huecos de tensión

- 1) CONTINUIDAD DE SUMINISTRO: Si la pérdida de potencia activa es inferior al 20% de la potencia activa registrada antes de la ocurrencia de la falta.

- 2) NIVELES DE TENSIÓN E INTENSIDAD EN EL PUNTO DE MEDIDA:

Niveles de tensión residual superiores a los registrados en campo

Niveles de intensidad (valores máximos en zona A y C) inferiores a los registrados en campo

-3) INTERCAMBIO DE POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA:

Según requisitos del P.O.12.3. en el PCR


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EXPERIENCIA DE ENSAYOS EN CAMPO Generadores de huecos

- MEDIA TENSIÓN

-Ventajas: -Mayor potencia de ensayo, reproducen la corriente de in-rush

- Inconvenientes: -Cambio de configuración bastante lento, no permite ensayos monofásicos

- Estado del arte -Completamente automáticos , potencia hasta 8-10 MVA (36 kV)

- BAJA TENSIÓN -Ventajas:

-Posibilidad de configuración automática, permite ensayos monofásicos

- Inconvenientes: -Menor potencia de ensayo, no reproduce corrientes de in-rush

- Estado del arte -Potencia de ensayo (~ 4 MVA/690 V), completamente automáticos


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EXPERIENCIA DE ENSAYOS EN CAMPO Laboratorios de ensayo y simulación

- Ensayos en campo de aerogeneradores - Los laboratorios acreditados realizan informes automáticos durante las pruebas lo que permite reducir el tiempo de ensayo - Las herramientas de predicción han sido básicas para determinar los periodos de ensayo a baja carga y plena carga

- Simulación de parques eólicos -Una gran parte de la potencia eólica certificada se ha realizado por el procedimiento general. -Los laboratorios han hecho un gran esfuerzo y han adquirido gran experiencia en lo referente a inter-comparación de resultados entre entidades, criterios de validación homogéneos, etc…


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TÉCNOLOGÍAS DE AEROGENERADORES Y FACTS ADAPTADAS AL P.O.12.3


- Tecnologías de aerogeneradores - Generadores de inducción / velocidad fija - DFIG primera generación ( sin crow-bar activo) - DFIG con crow-bar activo - Full converter

- Tecnologías de FACTS - Conexión paralelo/BT - Conexión paralelo/ MT - Conexión serie/ BT - Conexión serie /MT

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RELEVANCIA DEL PROCEDIMIENTO EN EL CONTEXTO INTERNACIONAL

- Cada vez más países con elevada penetración de energía eólica están desarrollando “códigos de red” en relación a la continuidad de sumiinistro de las instalaciones eólicas.

- El P.O.12.3. es uno de los códigos más exigentes del contexto internacional es el que más especificaciones tiene en relación a intercambios de potencia y energía, así como a fallos desequilibrados. Define todos las magnitudes en el punto de conexión a la red y no en bornes del aerogenerador

- Países con alta penetración eólica como ALEMANIA/ EEUU /CHINA han mostrado su interés en el los avances realizados por el sector eólico español en este campo

-Los últimos borradores de la norma IEC61400-21 incorpora algunos aspectos relativos a huecos de tensión. El actual procedimiento de medida y evaluación español desarrolla en más profundidad la mayoría de los temas relevantes


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GRACIAS POR SU ATENCIÓN


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