CONTROL AUTOMÁTICO DE GENERACIÓN EJERCICIO 1 Graficar la respuesta de los reguladores de velocidad de dos unidades que cumplan las siguientes características: 1. R1 es mayor que R2 2. R2 = 0 3. R2 = Infinito 4. R1 = R2 = 0 5. R1=R2= Infinito Analizar cómo se distribuye la potencia en cada unidad ante un evento de baja frecuencia.
R1 es mayor que R2
Cuando el Estatismo en el Sistema 1 es mayor que el estatismo en el Sistema 2, La variacion de potencia de generacion del Sistema es menor.
R2 = 0
Cuando el estatismo es Cero (0) tenemos un amplio rango de de Variación de Potencia de Generación, teniendo una variación desde la Potencia inicial hasta el infinito. No hay variación de Frecuencia. R2 = Infinito
Cuando el estatismo es infinito no tenemos Variación de Potencia de Generación. R1 = R2 = 0
Tenemos amplios rangos de Variación de Potencia de Generación en ambos Estatismos, iniciando desde la potencia inicial con un rango hasta el infinito. R1=R2= Infinito
Cuando los estatismos son Cero (0) no existe variación de Potencia de Generación y la variación de frecuencia es infinita
EJERCICIO 2 En un sistema eléctrico que opera en condiciones normales, se produce un incremento de carga de 25 MW. Por acción de la regulación primaria de frecuencia y el amortiguamiento de la carga, las nuevas condiciones de estado estable son f= 59.8225 Hz. Si la carga inicialmente conectada al sistema se redujo en 0.59164 MW por efecto de la disminución de la frecuencia determinar:
1.
La característica de regulación del sistema (MW/HZ) AP=25 [MW] Ff =59.8225 [Hz] Por Regulación Primaria y Amortiguamiento
1 = 25 MW R (60−59.8225)Hz 1 =180.8540 [MW] R Hz 2. La carga inicial del sistema.
R = (fo−fn)/fn) Po/Pn Po = (60−59.8225)/60 Po+∆P 140,845 Po = 0.4167 (Po + ∆P) ∆P = 25 [MW]
Po = 17.857 [MW] 3. La carga adicional que toma el sistema de generación por efecto del incremento de carga. ∆P = ∆PL + ∆PG ∆PG = ∆P - ∆PL ∆PG = 25 – 0.59167 ∆PG = 24,40836 [MW]
EJERCICIO 3 Dos sistemas de potencia A y B están interconectados por una línea de transmisión y tiene características de regulación Ra y Rb en (Hz/MW), despreciando el amortiguamiento de la carga. Si se produce un incremento de carga de 500 MW en A, ocurre un incremento de carga de 300 MW por el enlace de interconexión de B hacia A, si en estas circunstancias se desconecta la línea, la desviación final de frecuencia en el sistema A es de 1 Hz, determinar los estatismos Ra y Rb de cada sistema.
A 500 [MW]
300 [MW]
RA
∆f = 1[Hz]
∆f Ra= ∆P Ra= 5001 Hz MW Ra = 0.002 [Hz/MW] Cuando están conectados los 2 Sistemas : ∆f = Ra * ∆P ∆P = 500 – 300 [MW] ∆f = 0. 002 [Hz/MW] * 200 [MW] ∆f = 0.4 [Hz]
ÁREA B
∆f Rb= ∆P 0.4 Hz Rb= 300 MW Rb = 0.00133 [Hz/MW]
B RB
EJERCICIO 4 CON LOS SIGUIENTES DATOS:
Calcular: 1. La frecuencia alcanzada al existir un rechazo de generación de 160 MW en Ecuador. BIAS total = 200 + 500 + 900 = 1.600 MW/Hz Perdida de 160 MW en generación.
160 MW =60,0−0.1=59.9 Hz Nueva Frecuencia=60.0− 1.600 MW/Hz 2. La contribución para regulación primaria realizada por cada país. Ecuador
20 [MW]
Colombia
50 [MW]
Venezuela 90 [MW]
3. Generación en cada país luego de actuar la RPF. Ecuador
2300 – 1600 +20 = 2160 [MW]
Colombia
5600 + 50 = 5650 [MW]
Venezuela
10100 + 90 = 10190 [MW]
4. Carga en cada país luego de actuar la RPF. Ecuador
2500 [MW]
Colombia
5500 [MW]
Venezuela 10000 [MW]
5. Intercambio luego de actuar la RPF. Ecuador
-340 [MW]
Colombia
+340 (+150) -190 [MW]
Venezuela
+190 [MW]
6. Corrección de intercambio que debe realizar cada país. Ecuador
-200 – (-340) = +140 [MW]
Colombia
+100 – (+150) = -50 [MW]
Venezuela
+100 – (+190) = -90 [MW]
7. Corrección de frecuencia que debe realizar cada país. Ecuador
0.1 * 200 = 20 [MW]
Colombia
0.1 * 500 = 50 [MW]
Venezuela 0.1 * 900 = 90 [MW]
8. Corrección total realizada por cada país. Ecuador
+160 [MW]
Colombia
0
Venezuela
0
CONTROL AUTOMÁTICO DE GENERACIÓN 1.
Considere que Ecuador y Colombia se encuentran interconectados, bajo este escenario se produce un disparo de generación en el sistema Colombiano, Qué País se encarga de realizar RPF? Y cuál se encarga de corregir las desviaciones de intercambio producidas por este disparo (AGC)?
2.
¿Qué País se encarga de realizar RPF? Se encargan de realizar el RPF los dos países ya que la frecuencia es una variable global, afecta a todo el sistema y en regulación primaria participan todos los generadores del sistema. ¿Cuál se encarga de corregir las desviaciones de intercambio producidas por este disparo (AGC)? Se encarga el país de Colombia ya que tiene mayor BIAS, por tener una mayor capacidad de generación. Grafique la respuesta del regulador cuando el AGC se encuentra realizando control de intercambio constante.
3.
En el sistema B se presentan las siguientes gráficas de comportamiento de la frecuencia e intercambio, determine qué tipo de falla es (disparo de generación o carga) y en cuál de los dos sistemas se produjo. Justifique su respuesta.
Caso 1.
El sistema B pierde carga como consecuencia la frecuencia se incrementa, tiene exceso de generación que incrementa el intercambio de potencia. Caso 2.
El sistema A pierde carga como consecuencia la frecuencia se incrementa, A tiene exceso de generación que disminuye el intercambio de potencia respecto a B.
Caso 3.
El sistema A pierde generación como consecuencia la frecuencia baja, debido a esto hay un deficit de carga por lo tanto el sistema B envía potencia a A, dando como resultado un incremento en el intercambio positivo respecto a B.
Caso 4.
El sistema B pierde generación como consecuencia la frecuencia baja, debido a esto hay un deficit de carga por lo tanto el sistema A envía potencia a B, dando como resultado un incremento en el intercambio negativo respecto a A.
CONTROL AUTOMÁTICO DE GENERACIÓN EVALUACIÓN 1. Que diferencias existen entre la regulación primaria y la regulación secundaria de frecuencia? Regulación Primaria Regulación Secundaria Primera línea de defensa para La regulación secundaria de frecuencia contrarrestar el efecto de disturbios. normalmente se la conoce como la acción del actuador sobre el gobernador, que permite Es una acción automática de los cambiar la velocidad de la unidad e incrementar la reguladores absorbiendo inicialmente los potencia de la salida necesaria para llevar al desbalances entre generación y carga, sistema al valor nominal de la frecuencia de estabilizando la frecuencia en un punto operación (60Hz) y restablecer los valores de que no necesariamente es el valor reserva asignados para la R.P.F., es decir se hace nominal. que una o varias unidades designadas aumenten Actúa en todas las unidades generadoras su generación en forma externa a la actuación de que participen en RPF por lo tanto sus propios reguladores. constituye un proceso descentralizado. Es mucho más lenta que la regulación primaria de La magnitud de respuesta depende de la frecuencia ya que establece tiempos del orden de magnitud del estatismo de las unidades. varios minutos. La frecuencia final es diferente a la Puede ser realizada de forma manual o frecuencia inicial. automática (control automático de generación). Constituye una operación centralizada ya que la realizan máquinas específicas dentro del parque generador. Se encarga de restituir la disponibilidad de reserva rodante para R.P.F.
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2. Enumere algunas de las causales de porque el AGC se suspende.
MANTENIMIENTO DE CIERTOS PARAMETROS UNIDAD DE CONTROL DE TIEMPO SCADA ERRATICA LIMITE DE SUSPENSIÓN POR INTERCAMBIO NO DISPONIBILIDAD DE MEDIDAS DE FRECUENCIA ORDEN DADA POR EL DESPACHADOR
3. Si el AGC se encuentra en modo suspendido y los valores de frecuencia e intercambio regresan a condiciones normales, es necesario realizar un reinicio del sistema?. No es necesario un reinicio del sistema ya que se encuentran seteados los valores de condiciones nominales. 4. Calcule el factor Bias para la isla eléctrica formada por las unidades de la C. Agoyán y Pucará, considere la carga del área de 90 MW. Los estatismos de las unidades vienen dados en porcentaje en sus propias bases. Considerar un amortiguamiento de la carga igual a 1%MW/%Hz UNIDAD
Agoyán U1 Agoyán U2 Pucará U1 Pucará U2
Potencia Efectiva (MW) 78 78 36,5 36,5
Estatismo (%) 5,15 5,15 5 5
60Hz R=Rpu Pot. efectiva(MW) UNIDAD
Potencia Efectiva (MW)
Estatismo (pu)
Estatismo Hz/MW
Agoyán U1 Agoyán U2
78 78
0,0515 0,0515
Pucará U1 Pucará U2
36,5 36,5
0,05 0,05
0,03961538 0,03961538 0,08219178 0,08219178
R1 R2 R3 R4
carga D=Dpu Potencia 60Hz D=0.01pu 90MW 60Hz D=0,015 Bias= 1 11 1 1 D + R1 + R2 + R3 + R4 1 Bias= 1 + 1 + 1 + 1 0,015+ 0,03961538 0,03961538 0,08219178 0,08219178 =,
5. Calcule la repartición del ACE en función de los factores de distribución para las siguientes unidades.
Caso No. 1 ACE = 30 MW Caso No. 2 ACE = -30 MW
Unidad
Potencia nominal (MW)
Potencia mínima (MW)
U1 Paute U5 Paute U1 Pucará U2 Pucará
105 115 36,5 36,5
50 50 10 10
Potencia despachada actualmente (MW) 75 80 15 20
6. Calcule el valor del ACE para cada país, graficar las curvas de frecuencia e intercambio. En este caso quién se encarga de controlar la desviación inicial de frecuencia y quién de ajustar el intercambio?
ACE1 = (100 - 200) – 200*(-0.21) ACE1 = (-100 – (-200)) – 650*(-0.21) -100 + 42 = ACE = 100 + 136.5 -58 = ACE = 236.5
7. Que pasa con el valor del set point enviado desde el CENACE hacia el XA21 si el AGC se encuentra en modo principal y se suspende de forma automática, analice su respuesta. Qué acción debería tomar el operador del CENACE ante este evento?
OPERADOR realiza los cálculos asociados al AGC, como por ejemplo el Error de Control de Área (ACE), y envía la información de la potencia activa neta (Set – Point) a HIDROPAUTE, para que sea el CCG quien se encargue de repartir este valor entre las unidades asignadas para AGC. 8. Si durante la operación del AGC en modo principal, la medición de la potencia de una unidad de la central Paute se invalida, qué debería realizar el operador del CENACE a fin de evitar que el funcionamiento normal del AGC se vea afectado? El AGC del OPERADOR realiza los cálculos c orrespondientes, y envía “comandos” de potencia activa directamente a cada una de las unidades de la central Hidroeléctrica Paute asignadas para la función de AGC. OPERADOR realiza los cálculos asociados al AGC, como por ejemplo el Error de Control de Área (ACE), y envía la información de la potencia activa neta (Set – Point) a HIDROPAUTE, para que sea el CCG quien se encargue de repartir este valor entre las unidades asignadas para AGC. Debería mandar a regular las entradas de la turbina, para que la medición de la potencia sea la correcta, por lo tanto el sistema funcionara correctamente.
9. CONSIDERANDO LOS SIGUIENTES DATOS:
Calcular los parámetros a continuación detallados al existir un incremento de carga de 200 MW en el sistema colombiano. La frecuencia alcanzada después del evento. La contribución para regulación primaria realizada por cada país. Generación en cada país luego de actuar la RPF. Carga en cada país luego de actuar la RPF. Intercambio luego de actuar la RPF. Corrección de intercambio que debe realizar cada país. Corrección de frecuencia que debe realizar cada país. Corrección total realizada por cada país.
BIAS (MW/Hz) Frecuencia (Hz) Generación (MW) Carga (MW) Intercambio (MW) Perdida Gen (MW) Frecuencia (Hz) Primaria (MW) Generación (MW) Carga (MW) Intercambio (MW) Corrección Frec (MW) Corrección Inter. (MW) Corrección Total (MW)
ECUADOR COLOMBIA 250 650 60 60 2800 6500 2700 7000 100 -500 0 200 59.897 59.897 25 65 2800+25=2825 6500-200=6300 2700 7000 125 -635 25 65 -25 -500-(-635)=135 0 200
VENEZUELA 1050 60 12400 12000 400 0 59.897 105 12400+105=12505 12000 400+105=505 105 -105 0
BIAS total = 250 + 650 + 1050 = 1950 MW/Hz Perdida de 200 MW en generación.
200 MW = 60,0− 0.1025 = 59.897 Hz Nueva Frecuencia=60.0− 1950 MW/Hz Bibliografía
“Metodología para la determinación de los parámetros para la sintonización de los AGC en Sistemas Multiárea”, Ing. Wendy Almeida EPN 2004
