UNIVERSISDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA “ ANTONIO JOSE DE SUCRE” . UNIDAD REGIONAL DE POSTGRADO. ASIGNATURA: DINAMICA SISTEMAS DE POTENCIA.
Matriz Incluyendo PSS sin Amortiguamiento
Elaborado por: Zerpa Salazar Valdez González Ching
ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA
Un Estabilizador de Potencia (PSS) es un equipo de control cuya función consiste en proporcionar amortiguamiento a las oscilaciones del rotor del generador mediante el control de su sistema de excitación, usando señales estabilizadoras auxiliares. Para proveer el amortiguamiento requerido, el Estabilizador debe producir una componente de torque eléctrico en fase con las desviaciones de la velocidad del rotor.
POTENCIA DE SALIDA DEL GENERADOR
VALOR DE EXCITACIÒN
POTENCIA DE SALIDA DEL GENERADOR
VARIANDO LA EXCITACIÒN, SE PUEDE VARIAR LA SALIDA DEL GENERADOR TRANSITORIAMENTE
VALOR DE EXCITACIÒN
EL PSS DETECTA LA VARIACIÒN EN LA POTENCIA DE SALIDA DEL GENERADOR, CONTROLA LOS VALORES DE EXCITACIÒN Y REDUCE LA OSCILACIÒN RÀPIDAMENTE
ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA
MODOS DE OSCILACIÓN Los PSS están diseñados para amortiguar oscilaciones de baja frecuencia. Estos modos de oscilación pueden ser: modo de oscilación local, modo de oscilación interárea. Algunas veces, puede aparecer un modo de osclación compleja, que resulta de la sumatoria de los efectos de los modos local e interárea.
MODO INTERPLANTA Y LOCAL 1 Hz
MODO INTERÁREA 0.2 a 0.5 H z
ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA
TIPOS DE PSS
Oscilaciones de potencia De Modo Local
Oscilaciones de potencia De Modo Interárea
Oscilaciones de potencia De Modo Complejo
Las Unidades Generadoras Oscilan de manera Individual vs. El Sistema de Potencia Frecuencia de Oscilación es Aproximadamente 1 Hz.
Todas el sistema oscila a grandes distancias y con grandes bloques de potencia transportados Frecuencia de Oscilación es Aproximadamente 0.2 Hz. A 0.5 Hz.
Modo de Oscilación Compleja (Modo Local + Modo Interárea)
PSS con un (1) parámetro de entrada, tal como ΔP, Δw o ΔF, etc. El PSS tipo ΔP es el más efectivo
PSS con un (1) parámetro de entrada, tal como ΔP, Δw o ΔF, etc. El PSS tipo Δw o ΔF son más efectivo
Un PSS con señales de entrada es más efectivo PSS’s con entradas ΔP+Δw o ΔP+ΔF múltiples
ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA
DISEÑO DEL PSS. El diseño de un Estabilizador de Potencia es todavía realizado en base a un sistema Generador Simple-Barra Infinita (SMIB, por sus siglas en inglés), a pesar de que se mantienen investigaciones para diseñar PSS’s para sistemas Multimáquina. Los parámetros del PSS son ajustados en línea para suprimir los modos de oscilación a los que pueda estar sometido el sistema. La señal de entrada del PSS puede derivarse de la velocidad de la máquina, la frecuencia terminal o la potencia entregada.
SISTEMA SMIB
ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA
Vref
TRANSDUCTOR DE VOLTAJE TERMINAL 1+STR
STW
K STAB (3)
1+STW
-
1+ST2
evf
K A
+
1+ST1 (4)
EXCITADOR (2)
(1)
COMPENSACION DE FASE
WASHOUT
GANANCIA
V1
1
VT
+
(5)
ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA
DIAGRAMA DE BLOQUES
Pe
Vs
Δω ΔF
WASHOUT CIRCUIT
ELIMINA EL SESGO EN ESTADO ESTACIONARIO EN LA SALIDA DEL PSS.
COMPENSACIÓN DINÁMICA
PROVEE UNA REFERENCIA DE FASE PARA LA SEÑAL DE ENTRADA EN EL RANGO DE FRECUENCIA DE INTERÉS
FILTRO
SUPRIME COMPONENTES DE FRECUENCIA EN LA SEÑAL DE ENTRADA DEL PSS
LIMITADOR
PREVIENE LA SATURACIÓN DE LA SEÑAL DE SALIDA DEL PSS
ESTABILIZADOR DEL SISTEMA DE POTENCIA MATRIZ “A” DE VARIABLE DE ESTADO INCLUYENDO EL PSS Del bloque 4 de la figura en donde se muestra el sistema de excitación a tiristores con AVR y PSS, utilizando valores perturbados se obtiene:
Ecuación que podemos escribir de esta manera: De la ecuación de variación de velocidad, que surge de la matriz de variables de estado del comportamiento de pequeñas señales del sistema, se sabe que: De donde, se sabe además que: Entonces se puede decir que:
Sustituyendo en la ecuación (a), resulta:
A partir de aquí, se encuentran los valores de los nuevos coeficientes de la matriz de variables de estado: Donde:
Se puede observar en la ecuación (b) que pΔV2 no es función de ΔV1 y ΔV3, por lo tanto, podemos afirmar que:
MATRIZ DE VARIABLE DE ESTADO INCLUYENDO EL PSS Del bloque 5 de la figura en donde se muestra el sistema de excitación a tiristores con AVR y PSS, se obtiene: Entonces: Se puede entonces sustituir pΔV2, obtenido en la ecuación (b), en la ecuación (c), obteniendo:
De aquí se pueden conocer otros coeficientes de la matriz de variables de estado:
Del bloque 2 de la figura que muestra el sistema de excitación a tiristores con AVR y PSS, se deduce: Sabiendo que la variación de campo, de la matriz de variables de estado del comportamiento de pequeñas señales del sistema, es igual a:
Y sustituyendo la ecuación (e) en la (f), la ecuación del circuito de campo, con PSS incluido, se convierte en:
Donde:
MATRIZ DE VARIABLE DE ESTADO INCLUYENDO EL PSS Por lo tanto partiendo del modelo completo de ecuaciones de estado del sistema incluyendo el sistema de excitación, además haciendo el torque mecánico constante, por lo tanto la variación de este es cero, se tiene que el modelo completo de ecuaciones de estado, incluyendo el PSS, tiene la siguiente forma:
EL PANEL DE CONTROL.
EL PANEL DE CONTROL. •
El panel consta de un terminal de interfase con el Operador, que se comunica con el controlador de celda vía RS485, posee una pantalla de dos líneas y un conjunto de LEDs donde se muestra: Voltaje de celda (V), Corriente de línea (KA) y desviación estándar de la resistencia, adicionalmente posee unos LEDs de status de algoritmos, status de operaciones, status de alimentadores y rompecostras y fallas.
•
La parte eléctrica de control y potencia consta de las siguientes secciones:
•
Control y protección de motores de gatos de elevación de puente.
•
Transformación y distribución de alimentación DC (5Vdc y 24Vdc).
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Distribución de alimentación AC (110Vac y 440Vac).
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