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1SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 1

Desarrollo de Simuladores Experimentales de

Sistemas Interconectados y Máquinas Eléctricas

Daniel Ruiz Vega

Escuela de Verano de Potencia, CUCEI, Universidad de Guadalajara, Jalisco,

28 de Agosto de 2014.


Simulador Experimental de Sistemas de Potencia

a) Generador síncrono de 5 kVA

Figura: Máquina síncronas del simulador

c) Generador síncrono

de 9 kVA

b) Máquina generalizada

Mawdsley

d) Micromáquinas síncronas de 4.5 kVA e) Máquina generalizada AEI


• 33 reactores monofásicos de diferentes impedancias para modelar líneas detransmisión.

• 23 módulos trifásicos para representar cargas estáticas capacitivas, inductivasy resistivas.

• 26 capacitores para modelar el efecto capacitivo de líneas de transmisión.

• 4 transformadores y tres reactores trifásicos

Cuenta con los siguientes equipos para la red de transmisión y cargas:

Simulador Experimental de Sistemas de Potencia

• 2 controles de excitación Basler 200 para las micromáquinas síncronas.

• 2 controles de excitación Basler 125-15 para la máquina educacional y elgenerador de 9 kVA.

• 3 controles de velocidad, dos ABB 400DCS y un control Reliance electric.

• 1 medidor de ángulo de carga de máquinas síncronas diseñado y construidopor el grupo.

Cuenta con los siguientes equipos de control de los generadores:

Fig. : Diagrama fasorial de una

máquina síncrona de polos

salientes.

De donde:

Eq: Voltaje interno.

d: Ángulo de carga eléctrico del rotor

Vt: Voltaje en las terminales de la máquina síncrona.

It: Corriente de línea.

4

q: Ángulo entre la corriente y el voltaje en lasterminales de la máquina.

xq: Reactancia de cuadratura.

ra: Resistencia de armadura de la máquinasíncrona.

Determinación teórica del valor del ángulo de carga

SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos

M

Control de

velocidad

Armadura

Campo

+

-

+

-

A

B

C

RAV

Campo

Módulo de

potencia

+

Interruptores

trifásicos

Generador Síncrono

Primo Motor

de CD

Fuente Externa

a b c

220 V 60 Hz

a b c

220 V60 Hz

Fuente Externa

Opto Acoplador

Transductor de la Señal en

las Terminales de Voltaje

(Etapa 1b)

Transductor de la Señal del

Opto Acoplador

(Etapa 1a)

Microcontrolador

(Etapa 2)

Convertidor

Digital-Analógico

(Etapa 3)

Osciloscopio

Ángulo de Carga en

estado Transitorio

Medidor de

Ángulo

de Carga

Fig. 3: Diagrama general del medidor de

ángulo de carga mostrando su conexión

con la máquina síncrona.

5SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos

Etapas del medidor de Ángulo de Carga

Pruebas de respuesta en vacío Pruebas de incremento de carga

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

Tiempo [ms]

Án

gu

lo d

e c

arg

a d

[°]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

Tiempo [ms]

Án

gu

lo d

e c

arg

a d

[°]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

Tiempo [ms]

Án

gu

lo d

e c

arg

a d

[°]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

Tiempo [ms]

Án

gu

lo d

e c

arg

a d

[°]

Polo

sS

ali

ente

sP

olo

sL

iso

s

6

Pruebas experimentales del medidor de Ángulo de Carga


PruebaMáquina de polos salientes Máquina de polos lisos

P δ Diferencia P δ Diferencia

Aumento de cargaresistiva

687.5 4.789 687.5 2.2941375 2.506 1375 2.349

2062.5 1.687 2062.5 4.2182750 1.621 2750 2.112

Arranque delmotor de inducciónen vacío

≈ 0 0.098 ≈ 0 0.042

Diferencias entre los valores teóricos y

los medidos obtenidos durante la pruebas

Se observa de la tabla anterior que existe una diferencia promedio

de ± 2.6º entre los valores teóricos y los valores obtenidos durante

las pruebas. Esto corresponde, con respecto a un ángulo máximo

teórico posible de 90º, a un error porcentual de 2.88%.


Validación de Resultados del medidor de Ángulo de Carga


Validación de los Controles Primarios

a) Modelo del lazo de control de voltaje

de la micromáquina de polos salientes

b) Comparación de los resultados

de la prueba de escalón del control

d) Medición transitoria del ángulo de carga de la

micromáquina de polos salientes ante aumentos de carga

c) Respuesta del control de velocidad de la micromáquina de

polos salientes ante un aumento de carga

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

200

210

220

230

240

250

260

Tiempo [s]

Vo

lta

je [

V]

Valor experimental

Valor teórico

Valor experimental filtrado

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

Tiempo [ms]

Án

gu

lo d

e c

arg

a d

[°]

La carta de operación es una gráfica que especifica los límites

seguros de operación permanente de una máquina síncrona en un

plano cartesiano, con ejes que indican las potencias activa y

reactiva (P, Q) en las terminales de la máquina.

En general, la carta de operación muestra 4 límites principales

básicos:

•Límite de corriente del devanado del rotor.

•Límite de corriente del devanado del estator.

•Límite de estabilidad.

•Límite del primomotor.

Carta de Operación de la Máquina Síncrona

SEPI-ESIME-Zac IPN. Ingeniería Eléctrica. Grupo de Investigación de Fenómenos Dinámicos 9

Como ejemplo para graficar la carta de operación de una máquina de polos lisos se ocuparán

los siguientes datos:

• Capacidad de la máquina = 58000000 VA

• Tensión de fase de la Máquina = 9526.27 V

• Factor de potencia = 0.862 atrasado

• Reactancia en eje directo = 8.91 Ω/fase

Ventana principal del programa (ingreso de datos).

Programa para Graficar la Carta de Operación

de una Máquina Síncrona

Los datos se deben ingresar en

la ventana principal del programa

como se muestra en la imagen.


Al hacer clic en el botón “Trazar carta” el programa mostrará la carta de

operación de la máquina y su diagrama fasorial y límites de operación graficados

por separado.

Diagrama fasorial y límites de operación.Carta de operación en valores p.u.

(convención europea).

-0.5 0 0.50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Diagrama fasorial

Pote

ncia

Activa (

p.u

.)

Potencia Reactiva (p.u.)

-1 -0.5 0 0.5 1

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Límite de Corriente del Estator

Pote

ncia

Activa (

p.u

.)


-1.5 -1 -0.5 0 0.5

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Límite de Corriente del Rotor

Pote

ncia

Activa (

p.u

.)


-1.5 -1 -0.5 0 0.5

0

0.5

1

1.5

Distintos límites de operación

Pote

ncia

Activa (

p.u

.)


-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Carta de Operación

Po

ten

cia

Activa

(p

.u.)


Programa para Graficar la Carta de Operación



M

Armadura

Campo

Tacómetro óptico (6)

+

-

+

-

A

B

C

Campo+

ab

c

220 V

60 Hz

Off

+ - + -

COM10 A V

0.00 A

Ampérmetro

digital (8)

Fuentes de tensión

variable de C.D. (1)

Analizador de

Potencia eléctrica

trifásica (9)

Generador (11)Motor de C.D. (5)

Off

Fuente de C.D.

Tensión variable (2)

Interruptor de

sincronización

(10)

Lámparas de

sincronización (7)

Bus infinito

3f (12)

Off

Fuente C.D.

Tensión fija (4)

Reóstato (3)

Prueba para Determinar la Carta de Operación


Diagrama de conexión


-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Carta de OperaciónP

ote

ncia

Activa

(W

atts)

Potencia Reactiva (VAr's)

Comparación entre la Carta Teórica y Práctica de la

Máquina de Polos Salientes (Control Manual)


-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Carta de OperaciónP

ote

ncia

Activa

(W

atts)

Potencia Reactiva (VAr's)

Región

inestable

Comparación entre la Carta Teórica y Práctica de la

Máquina de Polos Salientes (Control Automático)


M

Control de

velocidad

Armadura

Campo

Tacómetro óptico

1200

Osciloscopio

Con canales con

referencia común

A

B

C

Basler DECS 125-15

Campo

+ Interruptores

termomagnéticos

trifásicos

a b c

220 V 60 Hz

TP

Alimentación

Sensado de voltaje

Sensado de

corriente

Máquina

educacional de

5 kVA

TC

Off Off

Primo motor de

CD

M

Control de

velocidad

Armadura

Campo

Tacómetro óptico

1800

A

B

C

Basler DECS 200

Campo

+

a b c

220 V 60 Hz

Alimentación

Sensado de

voltaje

Sensado de

corriente

Micro máquina

de polos

salientes

TC

Off

Primo motor de

CD

Off

a b c

220 V

60 Hz

Off

Cable trifásico de

40 mts. aprox.

TP

M Off

Motor de inducción

de 3 HP

Fig. Diagrama

esquemático de la

interconexión de la

máquina educacional con

la micromáquina de polos

salientes.

Validación de la sintonización

de controles de excitaciónCompensadores de reactivos


-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10.97

0.98

0.99

1

1.01

1.02

1.03

1.04

1.05

Corriente A [pu]

Vo

lta

je T

erm

ina

l V

T [

pu

]

Compensación de 3% en ambas máquinas

VREF del

RAV

M. Educacional 0.38

M.M. polos salientes 0.33

0.989

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

1.02

1.04

1.06

1.08

1.1

Corriente A [pu]

Vo

lta

je T

erm

ina

l V

T [

pu

]

Compensación de 3% para G1

Compensación de 6% para G2

0.211 0.434

0.987

Fig. A. Caso 1 de la interconexión con carga. Fig. B. Caso 2 de la interconexión con carga.


Validación de la sintonización

de controles de excitaciónCompensadores de reactivos

Fig. Diagrama

esquemático del

desarrollo futuro

esperado del simulador

experimental del

laboratorio.

Desarrollo de un Sistema Multimáquinas con una

Planta Solar y un VFT


5

1

3

2

Red del SEP VFT

M. Síncrona

Educacional

con controles

Micromáquina de

polos lisos

con controles

Micromáquina de

polos salientes

con controles

Planta Solar con

Baterías

4

Bus infinito

(CFE)

6


• Es una herramienta de investigación quepermitirá consolidar las líneas deinvestigación de los profesores nuevosen las áreas de protección de SEP,estabilidad, máquinas eléctricas,transitorios electromagnéticos, altatensión y electrónica de potencia.

• Adicionalmente, este equipo seráempleado para ampliar los convenios decolaboración con la industria y otrasinstituciones académicas, nacionales yextranjeras.

• Es un simulador con 8 núcleos que puedesimular sistemas de potencia de hasta 86nodos y que puede probar equipos enlazo cerrado.

Simulador Híbrido de Sistemas de Potencia

Este equipo complementa y mejora de manera importante la infraestructura experimental de laboratorios de investigación de los programas de posgrado en ingeniería eléctrica

Simulador en Tiempo Real


Conexión del relevador para la prueba

de lazo cerrado.

Sistema de prueba del relevador comercial

8

110 km 110 kmG3

G4

311

9

10

4L9

25 km10 km

Area 2

C9

G1

G2

1 5

7

6

2L1

25 km 10 km

Area 1

C1

BRK1

R F1 F2

Respuesta del

relevador Relevador Comercial

Voltajes & Corrientes en tiempo

real de RTDS

Simulador Digital en Tiempo Real

Cabinet (Front view)

--Power Bar

RT-

LA

B

RT-

LA

B

RT-

LA

B

MODULE #1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

T

P

1

C

H

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

2

T

P

2

C

H

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

1

T

P

1

1

C

H

1

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

3

T

P

3

C

H

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

4

T

P

4

C

H

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

5

T

P

5

C

H

5

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

6

T

P

6

C

H

6

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

7

T

P

7

C

H

7

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

4

T

P

1

4

C

H

1

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

3

T

P

1

3

C

H

1

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

2

T

P

1

2

C

H

1

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

0

T

P

1

0

C

H

1

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

9

T

P

9

C

H

9

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

8

T

P

8

C

H

8

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

0

T

P

0

C

H

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

5

T

P

1

5

C

H

1

5

MODULE #2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

T

P

1

C

H

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

2

T

P

2

C

H

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

1

T

P

1

1

C

H

1

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

3

T

P

3

C

H

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

4

T

P

4

C

H

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

5

T

P

5

C

H

5

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

6

T

P

6

C

H

6

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

7

T

P

7

C

H

7

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

4

T

P

1

4

C

H

1

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

3

T

P

1

3

C

H

1

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

2

T

P

1

2

C

H

1

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

0

T

P

1

0

C

H

1

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

9

T

P

9

C

H

9

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

8

T

P

8

C

H

8

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

0

T

P

0

C

H

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

5

T

P

1

5

C

H

1

5

MODULE #3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

T

P

1

C

H

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

2

T

P

2

C

H

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

1

T

P

1

1

C

H

1

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

3

T

P

3

C

H

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

4

T

P

4

C

H

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

5

T

P

5

C

H

5

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

6

T

P

6

C

H

6

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

7

T

P

7

C

H

7

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

4

T

P

1

4

C

H

1

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

3

T

P

1

3

C

H

1

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

2

T

P

1

2

C

H

1

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

0

T

P

1

0

C

H

1

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

9

T

P

9

C

H

9

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

8

T

P

8

C

H

8

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

0

T

P

0

C

H

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

5

T

P

1

5

C

H

1

5

-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+

-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+

Power distribution unit

MODULE #1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

T

P

1

C

H

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

2

T

P

2

C

H

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

1

T

P

1

1

C

H

1

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

3

T

P

3

C

H

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

4

T

P

4

C

H

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

5

T

P

5

C

H

5

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

6

T

P

6

C

H

6

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

7

T

P

7

C

H

7

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

4

T

P

1

4

C

H

1

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

3

T

P

1

3

C

H

1

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

2

T

P

1

2

C

H

1

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

0

T

P

1

0

C

H

1

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

9

T

P

9

C

H

9

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

8

T

P

8

C

H

8

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

0

T

P

0

C

H

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

5

T

P

1

5

C

H

1

5

MODULE #2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

T

P

1

C

H

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

2

T

P

2

C

H

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

1

T

P

1

1

C

H

1

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

3

T

P

3

C

H

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

4

T

P

4

C

H

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

5

T

P

5

C

H

5

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

6

T

P

6

C

H

6

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

7

T

P

7

C

H

7

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

4

T

P

1

4

C

H

1

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

3

T

P

1

3

C

H

1

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

2

T

P

1

2

C

H

1

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

0

T

P

1

0

C

H

1

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

9

T

P

9

C

H

9

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

8

T

P

8

C

H

8

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

0

T

P

0

C

H

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

5

T

P

1

5

C

H

1

5

MODULE #3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

T

P

1

C

H

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

2

T

P

2

C

H

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

1

T

P

1

1

C

H

1

1

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

3

T

P

3

C

H

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

4

T

P

4

C

H

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

5

T

P

5

C

H

5

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

6

T

P

6

C

H

6

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

7

T

P

7

C

H

7

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

4

T

P

1

4

C

H

1

4

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

3

T

P

1

3

C

H

1

3

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

2

T

P

1

2

C

H

1

2

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

0

T

P

1

0

C

H

1

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

9

T

P

9

C

H

9

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

8

T

P

8

C

H

8

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

0

T

P

0

C

H

0

A

C

TI

VI

T

Y

C

H

1

5

T

P

1

5

C

H

1

5

-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+

-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+-+



Conexión física del relevador para la prueba de lazo cerrado.

PC Principal

Interfaz con el

Usuario

Relevador

Comercial

SEL 421

Osciloscopio

Simulador

Digital en

Tiempo Real

Opal-RT



Resultados de la prueba de lazo cerrado con el relevador real.

6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-1

0

1

kV

Va

6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-1

0

1

kV

Vb

6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-1

0

1

kV

Vc

6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-0.5

0

0.5

kA

Ia

6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-0.5

0

0.5

kA

Ib

6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.2-0.5

0

0.5

kA

Ic

6.7 6.75 6.8 6.85 6.9 6.95 7 7.05 7.1 7.15 7.20

0.5

1

Dou

t

tiempo (s)

BRK1


22

Modelo creado en SIMULINK.

Modelo en Tiempo Real de un Aerogenerador


23

Sistema de prueba para simulaciones en lazo cerrado.

PROTECCIONES BÁSICAS EN EL PUNTO DE INTERCONEXIÓN DE

AEROGENERADORES

25 Verificador de sincronismo

27 Protección de bajo voltaje

59 Protección de sobre voltaje

81U Protección de baja frecuencia

81O Protección de sobre frecuencia

51/51N Protección de sobre corriente de fase y tierra

50 Protección de sobre corriente instantáneo



24

9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10

0

10

Corrie

nte

[A

]

IA

9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10

0

10

Corrie

nte

[A

]

IB

9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10

0

10

Corrie

nte

[A

]

IC

9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-1

0

1

Dis

p

Disparo del relevador

9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10

0

10

Co

rrie

nte

[A

] IA

9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10

0

10

Co

rrie

nte

[A

] IB

9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-10

0

10

Co

rrie

nte

[A

] IC

9.8 9.85 9.9 9.95 10 10.05 10.1-1

0

1

Dis

p

Disparo del relevador

Oscilograma para falla trifásica

dentro de la zona de protección.

Oscilograma para falla trifásica

fuera de la zona de protección.



Resultados


Método SIME de Emergencia

Control de la Estabilidad Transitoria en Tiempo Real

Power System

Real Time Measurements

Predictive SIME:

Predictive TSA

Design Corrective Action

To Prevent loss of Syncrhonism

Trigger

Corrective Action

Unstable case

(margin<0)?

Stability Margin

Critical Machines

Yes

No

2*

1*

3*

Tiempos para el método: Adquisición de datos [50ms], Procesamiento de datos (bloques 2* y 3*) [60-200ms], envío de las acciones de control [50ms], control aplicación de las acciones de control [50 ms].

En promedio: de 210 a 350 ms después de que se libera la falla. Si tu es más pequeño que 450 ms, el método no tendrá tiempo suficiente para actuar.


Sistema de Prueba de 3 generadores y 9 nodos

del IEEE


0.7

164

0.2

705

1.2

50

0.5

0

0.9

0

0.3

0

0.3500

-0.1086

0.850

0.0665

1.630

1.0000

7

2

8

5 6

4

1

3

9

-0.850

0.1496

-0.2410

-0.2430

0.7638

-0.0080 -0.1070

-0.75901.630

0.0665 0.0918

-1.630

0.0312

0.2418

-0.1086

0.850

0.8

662

-0.0

83

8

-0.4

068

-0.3

86

9-0

.113

1

-0.8

43

2

0.2

28

9

0.4

09

4

0.0

10

3

0.3

07

0-0

.30

54

-0.1

65

4

0.6

082

-0.1

80

8-0

.134

6

-0.5

94

6

0.2

70

5

0.7

16

4-0

.716

4

-0.2

393

1.0400 0.0000º

1.0250 9.2801º

1.0250 4.6648º

1.0258 2.2168º

0.9956 3.9888º 1.0127 3.6874º

1.0258 3.7198º

1.0159 0.7276º

1.0323 1.9668º

Falla en el nodo 5 liberada en 0.2 s desconectando la

línea 5-7



1 2 3 4 5 6

Measurement ti(s) δu(rad) tu(s)η/M

(rad/s)2

η/M (rad/s)2

after shedding

12 0.2550 167.2389 0.5395 -9.2 ---

13 0.2600 165.4839 0.5383 -9.3 ---

It is decided to trip machine 2 at t=0.360s

14 0.2650 163.9060 0.5378 -9.4 0.06

15 0.2700 162.4885 0.5378 -9.4 0.4

16 0.2750 161.2148 0.5383 -9.5 0.07

17 0.2800 160.0718 0.5392 -9.6 0.1

18 0.2850 159.0462 0.5406 -9.6 0.04

19 0.2900 158.1283 0.5424 -9.6 19.6

30 0.3450 152.9081 0.5789 -9.9 66.9

31 0.3500 152.7333 0.5833 -9.9 75.0

32 0.3550 152.5906 0.5878 -9.9 171.8

Machine 2 is tripped

33 0.3600 --- --- 0.22 ---

Resumen del control de E-SIME


Aplicación del control de estabilidad



Sistema de Prueba nuevo de 27 generadores y 52

nodos


.

7

6

8

9

10

15

16

17

18

3029

11

12

13

14

3132

28

5

4

3

2

1

36

38

34

35

37

39

40

41

19

42

43

45

46

44

47

33

49

48

21

20

50

51

22

23

24

25

26

27

52

3.9667

0.6780

-0.1997

10.8503

1.8590

2.09974

2.2099

0.6022

-0.0609

1.4287

-0.0576

1.7600

-0.0576

1.7600

-0.0576

1.7600

-0.0576

1.7600

2.8200

-0.1338

2.8200

-0.13382.8200

-0.1338

2.8200

-0.1338

2.8200

-0.1338

1.000

-0.3298

1.000

-0.3298

1.000

-0.3298

1.000

-0.3298

1.7600

-0.1994

1.7600

-0.1994

1.7600

-0.1994

1.7600

-0.1994

0.4896

1.1556

-0.0381

-3.8667

-0.0381

-3.8667

5.1992

-0.1970

5.6247

-0.4135

7.5051

-0.4842

-0.2149

-5.7204

-0.1361

-6.0308

-1.7290

6.1100

-1.5571

6.1100

0.2953

3.3200

0.2953

3.3200

0.2953

3.3200

0.2953

3.3200

0.2953

3.3200

0.2953

3.3200

-0.1618

-3.8324

-0.0920

-4.5781

0.3015

-0.6323

0.5532

-1.1739

6.1539

-0.4026

6.2027

-0.4181

6.2027

-0.4181

0.3230

1.5464

-0.0411

-2.4715

-0.0411

-2.4715

4.4961

-0.7666

4.4961

-0.7666

0.1485

2.0641

-0.5736

2.0935

0.9435

-0.5681

0.9435

-0.5681

-0.2407

0.0702

0.6323

0.28701.1739

-0.5265

0.5271

-0.9382

0.5271

-0.9382

-0.2849

1.0271

2.3862

-0.2840

-4.4181

-0.2840

-4.4181

3.9046

-0.7666

3.9046

-0.7666

6.0

700

-0.2

867

0.2867

-6.0700

0.3137

-6.11366.1136

-0.3137

6.1136

-0.3137 0.3137

-6.1136

0.4249

1.7145

-0.0

090

-6.0

700

-4.3

534

0.3

852

-0.4

159

4.3

55

5

8.2005

-0.1852

0.0008

-6.1136

0.0008

-6.1136

6.1703

-0.7995

6.0308

-0.6308 0.6298

-6.0308

0.6003

2.3500

0.2148

-8.19545.8454

-0.1851

5.7204

-0.4740 0.4740

-5.72041.0027

-7.33407.3340

-1.0027

5.5101

0.0252 -0.0252

-5.5101

-0.0970

-5.1560

1.5107

0.7436

3.6453

-0.6466

-3.8626

0.2973

0.3464

-0.0235-0.0742

-7.3340

-0.0476

-3.61853.6185

0.0476

-0.2813

-0.3463

-0.6595

-5.5101

-0.2505

-3.6185

4.5907

0.1791

4.5907

0.1791

-3.6732

0.1552

-0.0708

1.6631

-1.3102

3.7266

-1.3149

3.9182

2.8684

-1.2710

6.5466

-0.0166

6.5466

-0.0166

-0.2443

-4.5864

-0.2443

-4.5864

0.3339

-2.8461

1.1767-5.6299

0.2307

8.4760

-1.7413

2.6596

-0.3535

5.5652

-0.7542

4.4349

-0.7542

4.4349

-0.6238

5.3050

-0.4345

-3.5303

-0.4345

-3.5303

-0.3311

-4.3530-0.3311

-4.3530

-0.3277

-5.5309

1.2416

2.4805

-0.6169

2.4805

-0.6169

3.8510

-0.2719

4.5993

-0.1869


• http://www.sepielectrica.esimez.ipn.mx

Información

La página de la Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica de SEPI-

ESIME-Zacatenco del IPN:

La información del proyecto y del grupo de investigación de

fenómenos dinámicos en redes interconectadas y máquinas eléctricas

puede ser consultada en:

• [email protected]

El correo electrónico (Dr. Daniel Ruiz Vega):

desarrollo de simuladores experimentales de sistemas ... · sepi-esime-zac ipn. ingeniería...

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