reporte tareasip115 2015

7/25/2019 Reporte Tareasip115 2015

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE EL SALVADORFACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURAESCUELA DE INGENIERA ELCTRICASISTEMAS DE POTENCIA ISIP-115

FLUJO DE CARGAS UTILIZANDO SOFTWARE PSSE

CATEDRTICO:

ING. LUIS ROBERTO, CHEVEZ PAZ

ALUMNOS:

BR: ESCOBAR FRANCO, ELMER ULISES EF10002

BR: GUTIRREZ ARGUETA, SAL FRNCICO GA10008

BR: SAGASTUME PEATE, VCTOR SALOMN SP11024

CIUDAD UNIVERSITARIA, SAN SALVADOR


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INDICEINTRODUCCIN .............................................................................................................................. 3

MARCO TEORICO .......................................................................................................................... 4

INICIO DE PROYECTO .............................................................................................................. 4

DESCRIPCIN DE COMPONENTES ..................................................................................... 5

BARRAS .................................................................................................................................... 5

CARGAS ................................................................................................................................... 6

GENERACIN (PLANTAS Y GENERADORES)............................................................... 6

LNEAS ...................................................................................................................................... 8

SOLUCIN DEL FLUJO DE CARGAS ............................................................................... 8

CALCULOS REQUERIDOS POR EL PROBLEMA 6.10........................................................ 10

CARLCULOS REALIZADOS EN SOFTWARE PSS/E ........................................................... 14

CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 18

BIBLIOGRAFA .............................................................................................................................. 19


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INTRODUCCIN

El presente documento es la descripcin de la resolucin del problema 6.10 del libroPower System Engineering-Kothari & Nagrath aplicacando el software PSS/E pararealizar el clculo del flujo de potencia, para el cual se hace el uso del mtodoNewton Raphson incluido en dicho programa, se describen el proceso y losdetalles importantes en la resolucin de un flujo de potencia utilizando este software.


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MARCO TEORICO

INICIO DE PROYECTOPara comenzar a trabajar con el programa debemos crear un nuevo caso, para lo cual

vamos al men File/New o bien haciendo clicken el cono correspondiente de la barra deherramientas. Aparecer un cuadro de dilogo con diferentes opciones como muestra laFigura 3. Para crear un nuevo caso elegimos la opcin Network case o bien Network caseand Diagram. Esta ltima opcin crea tambin un diagrama del caso. Al hacer click en elbotn OK se desplegara un nuevo cuadro donde debemos especificar: la potencia base autilizar, la frecuencia del sistema y las unidades en que se medir la carga de los distintoselementos.

Figura 1: Pasos a seguir para nuevo caso

Para guardar el caso, teniendo previamente seleccionada la Hoja de datos, debemos ir almen File/Save o bien hacemos click en el cono correspondiente de la barra de

herramientas. Aparecer el cuadro de dilogo que se muestra en la Figura 2. En la lengetaCase Data colocamos la ruta y el nombre deseado para el archivo y hacemos click en elbotn OK. El archivo generado posee extensin sav y corresponde a un archivo en formato

binario. Las otras lengetas presentan distintas opciones para guardar la informacin queno resulta relevante analizar en este momento.


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Figura 2: Ventana para guardar hoja de datos

Para guardar el diagrama, teniendo previamente seleccionada la Vista de diagrama,debemos ir al men File/Save o bien hacemos click en el cono correspondiente de labarra de herramientas. El archivo generado posee extensin sld.Debe de quedar claroque para trabajar en PSS/E el programa genera dos archivos .sld y .sav.

Para comenzar a construir el diagrama basta observar la barra mostrada en la Fig.3

Figura 3: Barra de componentes

DESCRIPCIN DE COMPONENTES

BARRAS

Para crear una barra existen dos maneras. La primera consiste en ir a la Hoja de datosyen la lengeta Buscompletar directamente los datos en la fila marcada con un asterisco (*),automticamente se generar una nueva fila para poder continuar cargando datos. Otraforma es grficamente, para lo cual la opcin Diagram tems are bound to the networktems debe estas activa. Para crear una barra en forma grfica slo basta con hacer click

en el botn correspondiente en la barra de herramientas de diagrama o yposteriormente hacer click en el lugar deseado del diagrama. Con la tecla ESC se cancelala funcin.

En los nudos debemos introducir los siguientes datos (pestaa Buses):

Bus Number:Representa el nmero que asignamos a cada nudo de la red.Bus Name: Podemos asignar un nombre con caracteres alfanumricos (mximo 12caracteres) a cada nudo, por ejemplo NUDO1.Base kV: Tensin base de cada nudo. Dado que PSS/E resuelve los sistemas en porunidad, este dato no es estrictamente necesario.

Los campos de Owner, Zone, Area, indican, en sistemas con muchos nudos, quien es elpropietario de cada nudo, dentro de qu zona se encuentra, y dentro de qu rea. Pordefecto se les asigna el valor 1.

Code:Cdigo que define el tipo de nudo del sistema:- 1 : nudo de carga (PQ).

- 2 : nudo de generacin (PV).- 3 : nudo balance u oscilante.- 4 : nudo desconectado o aislado.

Por defecto se considera nudo de carga (Code = 1).G-Shunt (MW) y B-Shunt (Mvar): Conductancia y susceptancia de dispositivos conectadosal nudo de forma fija. Permiten representar condensadores y reactancias. Para representarun condensador se introduce el valor en MVAr con signo positivo, mientras que para


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representar una bobina se utiliza el signo negativo (convenio del IEEE). En estos camposno se debe introducir la potencia demandada en el nudo (cargas).

Voltaje (pu) y Angle (deg):Valor de la tensin en el nudo en p.u. y valor del ngulo de fase, en grados. Por defecto se asigna 1,0 p.u. con un ngulo de fase de 0, puesto que el valorfinal de la tensin en ese nudo slo lo conoceremos despus de haber resuelto el flujo de

cargas. Si la tensin en todos los nudos es la que aparece por defecto, se dice que seresuelve el flujo de cargas partiendo de un perfil plano de tensiones.Los dems campos (G-Neg (pu), B-Neg (pu), G-Zero (pu), B-Zero (pu)) son datos de lassecuencias negativa y cero, que para el flujo de cargas no nos interesan.Una vez que hemos completado todos los nudos, pasamos a introducir las cargas que tienecada nudo.

CARGAS

Para introducir la carga en cada nudo, seleccionamos la pestaa Loads. Los campos quese deben especificar son:

Bus Number, Bus Name:Indican el nudo al que est conectada la carga.

Id:Es un identificador alfanumrico de 2 caracteres que permite diferenciar entre variascargas conectadas a un mismo nudo. El valor por defecto es 1. Los campos Area, Zone yOwner no son necesarios en nuestro caso. El sistema introducir en ellos los valores pordefecto.

Status:Representa el estado de conexin o desconexin de la carga. Por defecto estmarcado, lo que indica que la carga est conectada al nudo.La demanda (carga) puede modelizarse atendiendo a tres criterios distintos:

- Potencia constante (Pload (MW), Qload (MVAR)):introduciremos los datos de potenciaactiva y reactiva demandada por la carga en magnitudes reales. Son cero por defecto.

- Corriente constante (IPload (MW), IQload (MVAR)): Componente de potencia activa yreactiva en MW y MVAr, respectivamente, a la tensin de 1 p.u. Por defecto son cero.

- Admitancia constante (YPload (MW), YQload (MVAR)):Componente de potencia activay reactiva en MW y MVAr, respectivamente, a la tensin de 1 p.u. Por defecto son cero.

GENERACIN (PLANTAS Y GENERADORES)En un sistema real, lo habitual es que haya varias mquinas generadoras en las centraleselctricas (plantas). As, por ejemplo, una planta de 100 MVA podra incluir dos generadores

de caractersticas distintas (uno de 40 MVA y otro de 60 MVA, por ejemplo). Por este motivo,en PSS/E hay que crear en primer lugar una planta antes de poder introducir en ella losgeneradores (mquinas). Cada nudo de tipo 2 3 debe tener su correspondiente lnea dedatos de plantas y mquinas. Los datos de las plantas se introducen en la pestaa Plants:

Bus Number, Bus Name:Datos del nudo al que est conectada la central.

PGen (MW), QGen (Mvar):Potencia generada.

Qmin, Qmax:Lmites de potencia reactiva.


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Vsched (pu), Remote Bus Number: Consigna de regulacin de tensin y nudo deregulacin.

Por defecto se asigna una consigna de 1 p.u. Si la central regula su propia tensin se asignael valor cero en Remote Bus Number. Los generadores contenidos en la planta inyectarnla potencia reactiva necesaria para mantener el nivel de tensin en el nudo de regulacin

al valor deseado.

Voltage (pu).Tensin en el nudo, en valores por unidad.

RMPCT.Porcentaje de potencia reactiva necesaria para mantener la tensin de consignaen el bus controlado por el generador. Por defecto se asigna el valor 100. En caso de quehaya otros equipos participando junto con la central en el mantenimiento de la consigna detensin en un nudo, el valor de este parmetro es inferior a 100. De los datos anterioresslo se introducen los que no aparecen sombreados, pues los sombreados se rellenanautomticamente. Por ejemplo la potencia generada por la planta (PGen (MW)) ser lasuma de las potencias generadas por las distintas mquinas de la planta. Los campossombreados son campos de lectura (no son modificables).

Una vez creada la planta, se introducen los datos de los generadores en la pestaaMachines:

Bus Number, Bus Name:Datos del nudo al que est conectado el generador.

Id:Cdigo identificativo del generador (grupo).

Status:Estado del grupo generador (en servicio o fuera de servicio). Por defecto aparecemarcado (en servicio).

Pgen (MW), Qgen (MVAR):Potencia activa y reactiva generada por la mquina. Si el nudoes PV (Code=2) el valor de la potencia activa generada ser conocido, pero el valor de la

potencia reactiva generada se ajustar al resolver el flujo de cargas, de manera que lasmquinas generarn tanta potencia reactiva como sea necesaria para mantener los valoresde tensin que se establecieron en VSched de cada planta. En el caso de que se trate deun nudo oscilante, tanto el valor de la potencia activa generada como el de la potenciareactiva se obtendrn despus de resolver el flujo de cargas. La mquina del nudo oscilantegenerar tanta potencia activa como sea necesaria para compensar el balance de potenciasdel sistema.

Pmax (MW), Pmin (MW):Lmites de generacin de potencia activa. Por defecto se asignan9999 y9999.

Qmax (MVAR), Qmin (MVAR).Lmites de generacin de potencia reactiva. Por defecto, se

asignan 9999 y9999.A travs de esta pestaa se puede incluir informacin sobre la propiedad de la generacinconectada en el bus (Owner1, Fraction1, Owner2, Fraction2, ...), e informacin necesariapara otro tipo de estudios. As, se pueden detallar los valores de potencia base eimpedancia del generador (Mbase (MVA), Rsource (pu), Xsource (pu)), introducir los datosdel transformador elevador del grupo generador (RTran (pu), XTran (pu), Gentap (pu)), yespecificar e valor de las impedancias de secuencia (RG-Pos (pu), XG-Pos (pu), RG-Neg(pu), XG-Neg (pu), RGZero (pu),XG-Zero (pu)).


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LNEASPara introducir las lneas seleccionamos la pestaa Branches, donde introducimos lossiguientes datos:

From Bus, To Bus, From Bus Name, To Bus Name:Nudos entre los que est conectadala lnea y nombre de los mismos.

Id: Cdigo identificativo del circuito, ya que una lnea puede tener varios circuitos. Pordefecto, vale 1.

Line R (pu), Line X (pu), Charging (pu):parmetros del modelo de la lnea (resistenciaR, reactancia Xij y susceptancia total Bch, en la figura 4), en valores por unidad.

Figura 4. Modelo p de la lnea utilizado por PSS/E.

Status: Indica si la lnea est conectada o desconectada. Aparecer conectada por defecto.

Metered: Nudo al que se asigna las prdidas de la lnea. Por defecto es el nudo origen (busFrom).

Rate A (MVA), Rate B (MVA), Rate C (MVA): Lmites de capacidad de transporte de lalnea en varios niveles (A, B o C).

Line G From (pu), Line G To (pu), Line B From (pu), Line B To (pu):Serviran para podermodelar condensadores o reactancias conectados a los extremos de la lnea (dispositivosde compensacin conectados en los extremos de la lnea y operados de forma conjuntacon la lnea). Hacen referencia a los parmetros Gli, Bli, Glj, Blj de la figura 4. Adems deestos datos, se puede incluir informacin relativa a la longitud de la lnea y propiedad de lamisma (Length, Owner1, Fraction1, etc.) y la informacin de impedancias de secuencianecesaria para la realizacin de anlisis de faltas (R-Zero (pu), X-Zero (pu) y B-Zero (pu),Zero Seq G Fom (pu)).

SOLUCIN DEL FLUJO DE CARGAS

Seguimos la siguiente ruta para resolver el flujo de cargas:Power Flow => Solution => Solve (NSOL/FNSL/FDNS/GSLV/MSLV)PSS/E permite resolver un flujo de cargas utilizando distintos algoritmos:- Mtodos de Newton-Raphson:o Newton-Raphson (Full Newton-Raphson- FNSL)o Newton-Raphson desacoplado (Decoupled Newton-Raphson- NSOL)


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o Newton-Raphson desacoplado rpido (Fixed slope decoupled Newton-Raphson- FDNS)

En los cuadros de dilogo que aparecen es posible ajustar las tomas y el ngulo de fase delos transformadores (Tap adjustmenty Adjust phase shift, o Adjust taps), controlar elintercambio de potencia entre reas (Area interchange control), considerar los lmites depotencia reactiva de los generadores (VAR limitso Ignore VAR limits), aplicar un perfil

plano de tensiones como estimacin inicial (Flat start), efectuar el ajuste de tomas decorriente continua (Adjust DC taps) o ajustar las bateras de condensadores y bobinas(Adjust switched shunts). Por ejemplo, cuando estemos utilizando transformadores contomas deberemos seleccionar Tap adjustment en la posicin Stepping o Direct, peromientras no usemos transformadores con tomas, se mantendrn bloqueadas con Locktaps.

Para resolver el caso, se pulsa el botn Solve, apareciendo en la ventana de progreso unpequeo informe sobre la convergencia de la solucin, indicando el nmero de iteraciones,el mismatchobtenido, etc. El mismatchen cada bus del sistema se define como:Smismatch = SgenScarga - Sshunt - Slneas

La tolerancia se puede cambiar en PowerFlow => Solution => Parameters...

Es posible obtener un resumen del caso antes de resolver el flujo de cargas mediante:

Powerflow => List Data => By category = Powerflow => Case summary

Una vez resuelto el flujo de cargas, para ver los resultados generamos un informe:

Power Flow => Reports => Bus based reports => Go

Este informe muestra los resultados del flujo de cargas, indicando las tensiones de losnudos, ngulos, generacin y demanda en cada nudo, y el flujo de potencia activa y reactiva

hacia otros nudos a travs de las lneas y/o transformadores conectados en el nudo (nudoFrom nudoTo). El sentido de circulacin de los flujos de potencia se representa mediantesignos, de manera que un valor de potencia positivo indica que la potencia sale del nudo yun valor negativo, que entra en el nudo.


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CALCULOS REQUERIDOS POR EL PROBLEMA 6.10


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CARLCULOS REALIZADOS EN SOFTWARE PSS/E

A continuacin se muestra en las imgenes como se cre la base de datos para lasimulacin a partir de los datos proporcionados en el ejercicio

BusSiguiendo las indicaciones en el marco terico sobre la forma de tomar los valores debuses se form la siguiente tabla para los valores del PV(2) PQ(3,4) y el de referencia(1) :

Figura 5.

Generadores

Los generadores del bus 1 y 2 se crean a partir de dos tablas en las pestaas Plant yMachine el bus de referencia solo de define la tensin y el ngulo en cambio en el bus PVse define la potencia (KW), tensin y angulo:

Figura 6.

Figura 7.

CARGAS

Las cargas del bus 3 y 4 se crean en la pestaa Load en las cuales se define su potenciareal y reactiva en KW:


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Figura 8

LINEAS

Las lneas de transmisin se definieron de la siguiente manera:

Figura 9

DIAGRAMA UNIFILAR

Como resultado de las tablas creadas en Network Data se genera el siguiente diagrama:

Figura 10.


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DATOS DEL DIAGRAMA UNIFILAR

Siguiendo las indicaciones en el marco terico se puede obtener un reporte de todos loscomponentes conectados y su configuracin:

Figura 11.

CONFIGURACION DEL METODO EN PSS/E

En la siguiente tabla se muestra la configuracin de los parmetros del mtodo queutilizamos:

Figura 12.


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CANTIDAD DE ITERACIONES

La siguiente imagen muestra el nmero de iteraciones realizadas por el programa paraencontrar la solucin:

Figura 13.

DIAGRAMA CON SOLUCION DEL PROGRAMA

En el diagrama aparecen los resultados de la aplicacin del mtodo, tensin, ngulo ycarga real y reactiva en cada barra

Figura 14.


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DATOS DE TODOS LOS BUSES

Estos datos pueden ser obtenidos de forma ordenada seleccionando el reporte de todos

los buses

Figura 15.

Como se puede observar se tiene una diferencia notable con los datos realizados sin elsoftware debido a la precisin con la que el programa trabaja.

CONCLUSIONES

PSS/E es un programa muy til para evaluar el nivel de generacin de potenciareactiva de los generadores, con respecto a los lmites establecidos para la potenciaactiva generada (Reactive capability).

El valor del mismatch es una indicacin de la convergencia del algoritmo y deberser inferior a una tolerancia previamente especificada para encontrar una solucinvlida.

Los mtodos de Newton Rapshon son ms rpidos en casos bien condicionados,es decir, en aquellos casos en los que se parte de una estimacin inicial buena.Pero tienen el inconveniente de ser intolerantes a errores en los datos o en losvalores de tensin y no indican la causa de fallo en la convergencia.

Pueden presentar problemas de convergencia cuando los lmites de reactiva sonestrictos.

La variacin de los datos depende de la precisin y buena introduccin deparmetros.


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BIBLIOGRAFA

Modern Power System Analysis 3rd Edition D P Kothari I J Nagrath

PSS/E Xplore 33 SERS MANUAL, SIEMENS.

Analisis de Sistemas de Potencia, John J. Grainger.

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