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Tema
“Introducción en la aplicación de simuladores
de Sistemas de Potencia”
I.
Facultad de Ingeniería.
Escuela de Eléctrica.
Asignatura “Análisis de
Sistemas de Potencia II”
OBJETIVOS
Conocer algunos tipos de simuladores típicos, de uso académico para el análisis de
los sistemas de potencia y ventajas que los alcances que ofrecen en el campo
educativo.
Aplicar recursos computacionales novedosos para hacer análisis de redes de
potencia y agilizar la obtención de resultados.
Aplicar uno de los simuladores comunes, conocer su entorno y herramientas, y ser
capaz de construir redes simples para estudios de casos más complejos en la
asignatura.
Conocer y aplicar terminología de flujo de carga potencia eléctrica para estudios de
redes futuras.
II.
INTRODUCCIÓN
La simulación por computadora se ha convertido en una herramienta vital para el
diseño, análisis y toma de decisiones de ingeniería; la ingeniería eléctrica se ha
apoyado de sus bases para solventar el tedioso manejo de cálculos complejos y de
amplias bases de información integradas de los dispositivos, de tal manera que
permitan describir con mucha precisión el comportamiento de los sistemas en
tiempo real. Algunos simuladores se listan a continuación:
Software comercial:
1.1 Advanced Grounding Concepts (WinIGS)
1.2 ASPEN
1.3 BCP Switzerland (NEPLAN)
1.4 Commonwealth Associates (Transmission
2000)
1.5 CYME
1.6 DIgSILENT (PowerFactory)
1.7 DNV GL (SynerGEE Electric)
1.8 Energy Computer Systems (SPARD)
1.9 Electrocon (CAPE)
1.10 EMTP-RV
1.11 EPFL (SIMSEN)
1.12 ERACS
1.13 EasyPower
1.14 ETAP
1.15 GDF Suez (Eurostag)
1.16 GE Energy (PSLF)
1.17 IPSA Power
1.18 KEPCO (KW-PSS)
1.19 MATMOR (PADEE)
1.20 MILSOFT (Windmil)
1.21 Manitoba HVDC Research Centre
(PSCAD)
1.22 MathWorks (SimPowerSystems)
1.23 MicroTran
1.24 Nexant (SCOPE)
1.25 Phase to Phase (Vision Network Analysis)
1.26 Power Analytics (EDSA)
1.27 Powertech Labs (DSATools)
1.28 PowerWorld
1.29 PRDC (MiPower)
1.30 ReticMaster
1.31 SES & Technologies (CDEGS)
1.32 Siemens PTI (PSS/E and SINCAL)
1.33 SIMPOW
1.34 SKM (Power*Tools for Windows)
1.35 Tom (PASHA)
1.36 Xendee
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No comerciales.
2.1 AMES
2.2 DCOPFJ
2.3 ATP-EMTP
2.4 Dome
2.5 Elplek
2.6 GRIDLAB-D
2.7 InterPSS
2.8 MatDyn
2.9 MATPOWER
2.10 Minpower
2.11 OpenDSS
2.12 PSAT
2.13 PYPOWER
2.14 PYPOWER-Dynamics
2.15 RPowerLABS
2.16 TEFTS
2.17 UWPFLOW
ETAP
Registrada su patente por Operation Tecnology (OT) Fundada en 1986 en
casa matriz ubicada en Irvine, California. Es una aplicación especialmente
creada para el modelado de sistemas de potencia, diseño, análisis,
optimización y predicción de soluciones en tiempo real. A la fecha es un
producto con más de 50,000 licencias usadas en los campos de Generación,
Transmisión, Distribución y proyectos de sistemas de Potencia alrededor del
mundo.
Las aplicaciones ó módulos incluidos a requerimiento del usuario son: arco eléctrico, flujo de carga
con AC, análisis de flujo de carga, análisis de cortocircuito, arranque de motores, OPF (flujo de carga
óptimo), análisis de estabilidad transitoria, arranque de generadores, estimación de parámetros,
dimensionamiento de cables, Optimización de taps de transformadores, evaluación de la
confiabilidad, Cálculos de constantes de líneas de transmisión, análisis de armónicos, coordinación
de protecciones, flujo de potencia en DC, descarga de baterías and dimensionamiento de bancos,
diseño de mallas a tierra, canalizaciones (ductos), integración a los sistemas de posición global (GIS).
PowerWord
Creada por PowerWord Corporation en Champaign, Illinois.
Está basada en el software PowerWord Simulator Suite,
ampliada con herramientas extendidas para la firma Windows
de Microsoft ®, lo que lo hace muy útil en el campo
profesionales de la industria eléctrica. Se enfoca en la
presentación visual de sistemas grandes, que permitan un entorno de simulación práctico y al mismo
tiempo el monitoreo del comportamiento de la red en tiempo real. Incluye las funciones de flujo de
potencia, cortocircuito, análisis de contingencias, cálculos con precisión ajustable, OPF, estabilidad
transitoria, cálculos de parámetros de líneas de transmisión y funciones de generación de reportes ó
scripts(1). (1) Rutina de ejecución por lotes para ejecutarse desde la creación de código de caracteres de Windows).
Power System Simulator
Es un programa de aplicación para el flujo de carga no comercial, del
cual de manera simple permite la introducción de los parámetros del
los equipo de potencia. Permite realizar un reporte de flujo de
potencia y simulaciones dispersas para obtener una tabla
comparativa de simulaciones. Tiene una aplicación académica por su
fácil manejo.
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III.
MATERIALES Y EQUIPO
- Computadoras con Software Power System Simulator V. 1.8 o superior instalado.
- Guía de Laboratorio.
- Calculadora científica/ PC con herramientas de cálculo para comprobaciones rápidas.
- Libro Texto. (Opcional)
- Memoria USB (libre de virus) para almacenamiento de información.
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Nodo
oscilante
Barra PQ
4
Barra PV
3
Barra PQ
IV.
PROCEDIMIETO
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Construya el sistema de potencia mostrado en la figura adjunta.
Introduzca los parámetros de las líneas, generadores y equipos conforme a la
información facilitada por las tablas adjuntas.
Realice la grabación del proyecto
Realice la simulación para la solución de flujo de carga de las condiciones iniciales y
requeridas.
Obtenga un reporte de datos del programa para las condiciones requeridas del
problema.
Capture las imágenes del reporte obtenido.
Capture las imágenes del diagrama con el flujo de potencia solventado.
Capture las imágenes del diagrama detallando las pérdidas por línea de transmisión.
Almacene la información de las simulaciones.
V.
ANALISIS DE RESULTADOS
Conforme a los resultados de flujo obtenidos, determine si son válidos los datos obtenidos
de la solución del flujo de carga. Explique su respuesta.
¿Cuál es el factor de potencia de operación del generador de la barra oscilante?
Si los datos de placa del generador indican una capacidad de carga de 200 MW a 0.9 de
factor de potencia, ¿Es factible suministrar esta capacidad? ; ¿Cuál es el factor de carga al
que está operando el generador?
¿Cuáles son las pérdidas de transmisión del sistema? ¿Cuál es la barra que tiene
menores pérdidas de transmisión? ¿Qué solución propone en el sistema para reducir las
pérdidas de transmisión?
Si se hace que se incremente la carga activa en un 10% de lo inicial en el nodo 2, cuales
son las condiciones operativas del generador. ¿Se supera la capacidad del Generador?;
¿Qué le sucede al voltaje en el nodo 2?
¿Qué sucede en los voltajes de nodo PQ si se pierde el 50% de la carga en el sistema
respecto a la condición de flujo de potencia?
VI.
DISCUSIÓN COMPLEMENTARIA
¿A qué se le llama barra oscilante, “slack” bus, “swin bus” ó de compensación?.
¿Cuál es la diferencia entre un nodo PV y un nodo PQ?
Presente las simulaciones obtenidas de la práctica y haga una comparación entre 2 casos
operativos. Presente el reporte comparativo de flujo de carga.
Presente las capturas de pantalla obtenidas en la práctica y las simulaciones
complementarias realizadas.
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BIBLIOGRAFIA
[1] D.p KOTHARI/ I.J. NAGRATH, “SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA”. 3a. Edición.
McGraw-Hill, 2008. Con aplicaciones de Matlab.
[2] STEAVENSON, William D. “ANÁLISIS DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA”.
Segunda edición. McGraw-Hill. 1988.
[3] HARPER, Enrique. “TÉCNICAS COMPUTACIONALES EN SISTEMAS DE POTENCIA”.
McGraw-Hill. México.
[4] EXPÓSITO, Antonio Gómez. “ANÁLISIS Y OPERACIÓN DE SISTEMAS DE ENERGÍA
ELÉCTRICA”. McGraw-Hill. Segunda edición. 2002.
[5] GRAINGER/ STEAVENSON JR. “ANÁLISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA”. McGraw-Hill.
USA. 1995. (Ejercicio resuelto de la página 317)
[6] FITZGERALD, A. E./ KINGSLEY, Charles/UMANS, Stephen D. “MÁQUINAS ELECTRICAS”.
McGraw-Hill. México. Quinta Edición. 1992.
[7] FINK, Donald G./BEATY, H Wayne. “MANUAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA”. McGrawHill. Décimo Tercera edición. 1996.
[8] http:// www.powerword.com
[9] http:// www.cyme.com
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