lab 8 sep - terminado nepplan

SISTEMAS ELCTRICOS DE POTENCIALaboratorio 8FLUJO DE POTENCIA Y USO DE HERRAMIENTAS COMPUTACIONALESEspecialidad:Electrotecnia IndustrialSeccin:C14-5-AIntegrantes:

Jara Machuca, CarlosQuispe Castaeda, Julio Fecha de Realizacin:03 de SeptiembreFecha de Presentacin:17 de SeptiembreProfesor:VIZARRETA GARCIA, Pedro Luis.

2014 II

INTRODUCCIN

En un Sistema Elctrico de Potencia el estudio ms frecuente esta centrado en el clculo para determinar tensiones en las distintas barras de la red, flujos de potencia activa y reactiva en todas las lneas, prdidas en los transformadores, etc.Estudios de este tipo son importantes para los sistemas elctricos de potencia, como por ejemplo para la planificacin de nuevos sistemas.El clculo del flujo de potencia o de carga consiste en evaluar el punto de operacin de estado estacionario de un sistema de potencia para unas condiciones de generacin carga y configuracin de la red determinada. Dicho punto de operacin es caracterizado principalmente por las tensiones en cada una de las barras y los flujos de potencia activa y reactiva a travs de cada uno de los elementos del sistema.

OBJETIVOS

Realizar un circuito pequeo de un Sistema Elctrico de Potencia y simularlo. Analizar el circuito hecho en laboratorio y realizar una corrida de flujo. Conocer e identificar los principales parmetros del software NEPLAN 5.2.

FUNDAMENTO TERICO Los objetivos primordiales al resolver un flujo de carga son los siguientes:a. Calcular los flujos de potencia activa y reactiva a travs de los distintos elementos del sistema de potencia a fin de:

Determinar la carga por cada uno de ellos y as chequear posibles sobrecargas. Determinar el efecto de contingencia en el sistema por salidas de lneas, transformadores y generadores. Determinar el efecto de los cambios en la configuracin de la red y determinar el efecto al introducir nuevos elementos a la red.

b. Calcular las tensiones y ngulos en todas las barras a fin de chequear la calidad de servicio y definir estrategias de operacin de los elementos de control tales como: La ptima posicin de los taps, excitacin de los generadores, y conexin desconexin de condensadores reactores.c. Definir la ptima operacin y distribucin de las cargas.d. Minimizar las prdidas.e. Definir la necesidad de compensacin de los reactivos en la red.f. Definir polticas y lmites operativos de cada rea.El Flujo de carga es muy utilizado en la planeacin, diseo y operacin ptima del sistema de potencia.Existen programas computacionales que hacen los clculos del Flujo de Potencia, uno de ellos es el NEPLAN.

NEPLAN 5.2

NEPLAN ha sido desarrollado por la empresa BCP en Suiza, en cooperacin con ABB y el Instituto Federal Suizo de Tecnologa en Zurich ETH. Ha sido mejorado continuamente desde sus inicios en 1988, debido a la importante realimentacin de los clientes y a un dilogo constante entre los usuarios satisfechos y el personal desarrollador.NEPLAN es usado para anlisis, planeamiento, optimizacin y manejo de redes de sistemas de potencia, agua, gas y calefaccin. En el rea de sistemas de potencia se puede ingresar, calcular y evaluar en forma rpida e interactiva cualquier tipo de red (transmisin, distribucin, industrial, plantas de generacin) de todos los niveles de voltaje, con cualquier nmero de nodos.El concepto modular de NEPLAN permite que el planificador de la red integre un sistema de planeamiento adaptado a sus necesidades especficas. Tiene disponible ms de 40 mdulos diferentes de clculo, optimizacin e interfaz. NEPLAN tiene importantes fortalezas de interfaz y puede ser fcilmente integrado en un sistema de entorno de software existente, tal como SCADA, GIS, NIS y otros.NEPLAN es famoso por su amigabilidad con el usuario as como por su forma eficiente y confiable de trabajar. NEPLAN es usado alrededor del mundo con ms de 2500 licencias instaladas en aproximadamente 60 pases.

EQUIPOS Y MATERIALES

01 Computadora - Instalado el Software Neplan 5.2 Manual de Usuario NEPLAN

PROCEDIMIENTO

Primero debemos relacionarnos con el programa. Una vez familiarizado con el ambiente de trabajo, empezaremos a ingresar datos de entrada.

Fig. Entorno de Neplan 5.2.

Se dibujara la siguiente red como se muestra en la Figura. Esta red que observamos consta de un sistema de generacin, transformadores elevadores (En Transmisin), barras, lneas de transmisin, transformadores reductores (En Distribucin), un equivalente de red. Un Equivalente de Red representa una red frontera o red vecina (electrificadora) Mquinas asncronas (Distribucin) y otras cargas.

ELEMENTOS DE LA REDA. NODOSPodemos comenzar insertando los Nodos o Barras, que nos permitirn conectar los diferentes componentes que contiene el sistema elctrico de potencia. Los nodos se ubican en la Barra de Herramientas, lo encontraremos mediante este icono:

Y empezamos a rellenar los datos en los campos correspondientes, de lo contrario podra aparecer algn error a la hora de Analizar el Flujo de carga.

Cuando se realizan las conexiones al nodo, aparecen lo que son llamados los interruptores lgicos, son suiches ficticios, los cuales se asignan a todos los elementos del sistema.

Fig. 6. Caracterstica de un NodoNODOS

NombreTipoNodoVnKVFrecuenciaHzVmn%Vmx%IrAIpmxkA

THREEBarraje65500000

FOURBarraje65500000

TENBarraje5.2500000

TWELVEBarraje16500000

SEVENBarraje65500000

ELEVENBarraje5.2500000

THIRTEENBarraje8.5500000

ONEBarraje220500000

TWOBarraje65500000

EIGHTBarraje65500000

SIXBarraje65500000

FIVEBarraje65500000

NINEBarraje65500000

Tabla 1. Datos tcnicos de los nodos

B. MQUINAS SNCRONASAhora seguimos insertando una Mquina Sncrona, que se ubica en la Ventana de Smbolos.


Fig. 8. Maquina sncrona generador.

Fig. 9. Caracterstica de una Maquina Sncrona.

NombreSr MVAVr KVpVr %CosphiXd sat%xdsat%xdsat%x(2)%x(0)%Vfmx/VrIkkKA

GEN1458.500.85160020202020

NombreMueGR OhmTurboDevanado AmortiguadorUnidad GeneradoraMotorTipo FCP oper MWQ oper MVAR

GEN1001110PQ4010

C. EQUIVALENTE DE REDAhora insertando un Equivalente de Red, que se ubica en la Ventana de Smbolos.


Fig. 11. Caracterstica de un Equivalente de Red.

Fig. 12. Equivalente de Red segn NEPLAN.

Equivalente de RedNombre

Sk mxMVAIk mxkAR(1)/X(1)mxZ(0)/Z(1)mxC1uFSk mmMVAIk mnkA

NETZ15003.9360.11.667015003.936

Nombre

R(1)/X(1)mxZ(0)/Z(1)mxTipoFCV oper%Vw operGradosPoperMWQoperMvar

NETZ00SL100000

TECSUP Lab. de Sistemas Elctricos de Potencia

FLUJO DE POTENCIA Y USO DE HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES

D. LNEASAhora insertamos Lneas de Transmisin, que se ubica en la Barra de Herramientas.

Las Lneas de transmisin nos permiten unir los diferentes componentes, estos pueden abarcar kilmetros de distancia como se ponen en los ejemplos. Simplemente hacemos clic entre los puntos que deseamos crear una lnea y listo automticamente se crea una lnea

Fig. 14. Simulacin de una lnea segn NEPLAN .

Y empezamos a rellenar los datos en los campos correspondientes, de lo contrario podra aparecer algn error a la hora de Analizar el Flujo de carga. Fig. 15. Caracterstica y parmetros de una LneaLneas

NombreLong.KmNmeroUnidadR(1)Ohm..X(1)Ohm/..C(1)uF/..G(1)uS/..R(0)Ohm..X(0)Ohm/..C(0)uF/..Ir minAIr mxAFact. Red.Q mm2mm2

LEIT. 11.161Ohm/Km0.1030.4030.00900.1501.4000.00509010

LIN 2 41.161Ohm/Km0.1030.4030.00900.1401.4990.00509010

LIN 2 30.591Ohm/Km0.1030.4030.00900.1401.5990.00507010

LIN 4 80.201Ohm/Km0.1130.4100.00900.1501.5990.004010010

LIN 3 80.371Ohm/Km0.1130.4130.00900.1531.6190.00407510

LIN 3 90.161Ohm/Km0.1130.4130.00900.1541.6390.00406010

LIN 7 61.611Ohm/Km0.0660.3820.01000.0851.4590.004040010

LIN 5 27.801Ohm/Km0.0910.4150.00900.1301.6590.004020010

LIN 5 611.901Ohm/Km0.1410.4130.00900.1601.6490.004019010

LIN 8 719.101Ohm/Km0.1120.4000.00900.1441.5870.005020010

Tabla 2. Datos tcnicos de las LneasE. TRANSFORMADORESAhora insertamos los Transformadores de dos devanados, que se ubican en la Ventana de Smbolos.

Fig. 16. Simulacin de un transformador segn NEPLAN.

Y empezamos a rellenar los datos en los campos correspondientes, de lo contrario podra aparecer algn error a la hora de Analizar el Flujo de carga. Fig. 17. Caractersticas y parmetros de un Transformador.

Transformadores

NombreDesdeNodoHastaNodoGrupoVectorialUnidTransf.DevanadoCompensSrMVAVr1kVVr2kVZcc(1)%R(1)%Zcc(0)%R(0)%

TRA8 12EIGHTTWELVEYD, 0500606516100100

TRA6 13SIXTHRITEENYD, 0500140658.5100100

TRA8 11EIGHTELEVENYD, 050012655.2100100

TRA9 10NINETENYD, 05006655.28.4608.460

TRA1 2ONETWOYY,0000200220659090

NombreI0%PfekWV01(0)%V02(0)%Puesta TierraPrimarioRE1OhmXE1OhmZE1 activo%Puesta TierrasecundarioRE2OhmXE2OhmZE2 activo%

TRA8 - 120000Impedancia0.10100Impedancia60100

TRA6 130000Directa00100Directa00100



TRA1 20000Directa00100Impedancia135100

NombreCambiador tapsBajo cargaLadoReguladoNodoControladoTapactTapmnTaprTapmxDelta V%Beta V%Vreg%Preg%Sr mnMVASr mxMVA

TRA8 - 120PrimarioPrimario000000006060

TRA6 130PrimarioSecundario00000000140140

TRA8 110SecundarioPrimario000000001212

TRA9 100SecundarioPrimario0000000066

TRA1 21PrimarioSecundario0-10010201000200200

Tabla 4. Datos tcnicos de los transformadoresF. MQUINAS ASINCRNICASAhora insertamos las Mquinas Asncronas, que se ubican en la Ventana de Smbolos.


Fig. 19. Simulacin de una maquina asncrona segn NEPLAN.

Fig. 20. Caractersticas y parmetros de una Maquina asncrona.

Mquinas Asncronas

NombreDesdeNodoPrMwSrMVAVrkVIrACosphi-Efic-Ia/Ir-Nmero-ParespolosConv.DriveCosphiArranq.Ma/Mr-Mk/Mr-RmOhmSr%

U3 5.2ELEVEN56.64895.20.7380.80.9451110.30.92.202

U1 5.2TEN56.64895.20.7380.80.9451110.30.92.201.8

NombreJKg*m2HsTipo FC-P operMWQ operMvarFactorANSITorquecargaM0M1M2M0, 1,2En NmModelo

U3 5.21000.742PQ oper211.5Parbola45000700013. Orden

U1 5.21000.742PQ oper431.5Parbola35000700013. Orden

Tabla 5. Datos tcnicos de las mquinas asncronas.G. CARGAAhora insertamos las Cargas, que se ubican en la Ventana de Smbolos.


Fig. 21. Simulacin de una carga segn NEPLAN.

Fig. 22. Caractersticas y parmetros de una Carga.

NombreTipo FCPQUnidades ResidencialesUnidades

V_ZWOELFPQ540HV

V1PQ220HV

Tabla 6. Datos tcnicos de las mquinas asncronas.H. SIMBOLO DE UNIN

Una vez terminado de colocar todos los componentes de la red elctrica, pasaremos a interconectarlos dichos componentes mediante el Smbolo de Unin que se encuentra en la Barra de Herramientas.

Como observamos en las imgenes, nos permite unir las maquinas asincrnicas, los transformadores de dos devanados y la carga a los nodos. Al igual que la lnea, hacemos clic en el en los puntos que deseamos unir, y listo, se crea automticamente una lnea, que no pide ningn tipo de relleno de datos.

ANLISIS DE FLUJO DE CARGA

Una vez terminado por completo de realizar toda la red elctrica, cada componente con sus respectivos datos. Pasamos Analizar el Flujo de carga.

Para Editar las variables de los Resultados, nos dirigimos a la barra de men Editar, en la lista desplegable seleccionamos Propiedades del diagrama, y en la ventana que se abre seleccionamos la pestaa Flujo de Cargar.

Fig. 25. Propiedades del diagrama.

Aqu podremos seleccionar las variables a ser desplegadas en el diagrama unifilar, para nodos y elementos. As como definir el nmero de dgitos decimales para los resultados de las variables.

Se ejecuta el clculo de Flujo de Carga, y se aprecian los resultados en el diagrama unifilar. Si se desea ver en animacin el Flujo de carga, nos dirigimos a la barra de opciones de men y seleccionamos Ver >> Animacin de Flujo (Iniciar / Detener).

ANLISIS DEL CIRCUITO DE POTENCIA MEDIANTE EL SOFTWARE.

El generador tiene una potencia activa de -40000 MW y tambin cuenta con una potencia reactiva de -10 000 Mvar. El signo menos (-) en un generador, nos indica que este esta entregando potencia activa y reactiva hacia la barra.

Pero para estos valores podemos ver cunto es el consumo de potencia reactiva por el transformador de potencia.

Entonces observando la imagen anterior podemos ver que el transformador est consumiendo una potencia reactiva de 1163 Mvar ya que la barra le est dando una potencia reactiva de 10 000 Mvar pero si observamos la P permanece constante. Con este valor analizamos el equivalente de red NETZ para ver el flujo de potencia si este est entregando potencia activa o est recibiendo.

Si observamos la imagen es claro que nuestro generador est produciendo potencia ms de lo que nuestro sistema est consumiendo por lo tanto la potencia activa que sobra est yendo hacia La red la cual se puede observar mediante la flecha del flujo de potencia el cual nos indica que nuestro sistema est entregando potencia activa (-) y la RED est recibiendo potencia activa (+), pero para la potencia reactiva esto es totalmente diferente la RED nos est Entregando (-) potencia reactiva. Esto se puede observar claramente mediante los signos que tienen cada potencia en la imagen anterior.

Ahora para poder ver qu pasa con el flujo de potencia si el generador en ves generar 40 0000 MW lo cambiamos y solamente produce 10 000 MW entonces que pasa con el sistema.

Se puede observar de la imagen que el generador sigue entregando a la barra potencia activa y reactiva pero tendremos que analizar la red o NETZ para ver qu pasa con el flujo de potencia.

Cabe recalcar que existe una variacin de consumo de potencia reactiva en comparacin que cuando el generador generaba 40 000 MW la cual era de 1163 MVar ahora conforme variamos la potencia generada del generador esta tambin vario en el consumo por parte de transformador llegando a ser solo 138 MVar.

Ahora analizando el flujo de potencias para el caso de generar solo 10 000 MW de potencia activa entonces se puede observar que el equivalente de RED nos est entregando lo necesario para que nuestro sistema funcione la cual viene a ser 3.037 MW y en cuanto a la potencia reactiva tambin el equivalente de RED NETZ nos est entregando energa reactiva.

Cabe resaltar que en el sistema tambin se pueden observar las prdidas producidas en cada lnea de transmisin de energa del circuito.

Los datos de las cargas utilizadas para realizar la simulacin en el software NEPLAN se encuentran detalladas en la tabla de cargas mostrada a continuacin en cual se especifican cada parmetro de los equipos, lneas etc. que intervienen en el circuito de potencia

TABLA DE CARGAS

OBSERVACIONES

Uno de los parmetros importantes a tallar es al momento de ingresar valores de los equipos usados en el software estos tienen que estar completos porque si no el software no corre y presenta en el informe de errores el error cometido los cuales lo hace a Neplan un software bastante utilizado al simular circuitos de potencia.

Se observ que para colocar los transformadores se tienen que colocar en la posicin correcta ya que comprobamos que si no lo colocbamos as, a la hora de colocar los parmetros y llegbamos al punto en colocar Desde Nodo y Hasta Nodo observbamos que estaban en sentido contrario.

Una manera prctica de saber la direccin del flujo de potencia es mirar el sentido de las flechas si es de adentro - afuera o afuera - adentro y la otra es observando la variacin de signos de las potencias.

CONCLUSIONES

Se logr observar el signo del flujo de potencia y hacer su anlisis para cuanto entrega potencia activa el sistema, tambin cuanta potencia activa recibe el sistema y tambin saber cuanto es la prdida en cada transformador.

Se logr diferenciar y evaluar el consumo de energa activa por parte de las cargas pero tambin el consumo de energa reactiva de algunas cargas y equipos presentes en el circuito

Se determin que el software NEPLAN es muy importante para tomar decisiones, ya que nos muestra una simulacin de lo que se lograr, adems que nos muestra de manera precisa los errores que pueda haber, como por ejemplo mucha cada de tensin.

Se concluye que para resolver lo errores del S.E.P simulado en el software tienes que verificar las cargas que est directamente influenciadas en su funcionamiento es decir que no necesariamente la falla est donde te indica el programa si no est en otro punto del SEP es decir en otras cargas.

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