INTRODUCCION El sistema eléctrico de potencia es el medio a través del cual se proporciona un servicio público de los de mayor exigencia e independientemente de su tamaño y complejidad, complejidad , se deben cubrir las siguientes necesidades; continuidad, calidad y economía. La interconexión en los sistemas de potencia permite obtener beneicios económicos en la generación de energía eléctrica a gran escala y acilidades de transmisión, asegurando un suministro con mayor continuidad.
El conce concept pto o de cont contin inui uidad dad,, !ueda !ueda suje sujeto to al de "seg "segur urid idad ad del sist sistem ema"; a"; es deci decir, r, conservar el sistema intacto durante las perturbaciones !ue inevitablemente experimenta. Los #istemas Eléctricos de $otencia pueden surir una variedad ilimitada de disturbios !ue implican allas, tales como pérdidas de generación, pérdida de elementos de transmisión y pérdida de carga.
Es importante importante considerar considerar entonces, al fenómeno
esencial en de estabilidad como parte esencial
el an%lisis de la seguridad del sistema eléctrico, en las etapas de planeación y operación. Existen tres tipos de comportamiento inestable, designados como inestabilidad en estado estable, estable, inestabili inestabilidad dad din%mica din%mica e inestabili inestabilidad dad transitor transitoria. ia. &e acuerdo a lo anterior anterior,, la inalidad de los
obtener Métodos en Estabilidad Estabilidad Transitoria(Método Transitoria(Método Trapezoidal) Trapezoidal) es obtener
soluci soluciones ones en tiemp tiempo o para para la posici posición ón de rotore rotores, s, veloci velocidad dad de los rotores rotores y potenc potencia ia eléctr eléctrica ica en genera generador dores es , cuando cuando uno o varios varios disturbi disturbios os se presen presentan tan en un #istem #istemaa Eléctrico de $otencia ' estas soluciones en tiempo son llamadas "curvas de oscilación "(.
EST!I"IDD EST !I"IDD DE SISTEMS DE #OTENCI (Método de la Re$la Trapezoidal)
%& CONCE#TOS !SICOS ' DEINICIONES La estabilidad de un sistema de potencia es a!uella propiedad de un #E$ !ue permite a este, mantenerse en un estado de operación e!uilibrado bajo condiciones normales y recuperar un estado aceptable de e!uilibrio luego de ser sujeto a una perturbación. &esde !ue las m%!uinas síncronas )an sido usadas para la generación de electricidad, el problemas m%s común )as siso mantener el sincronismo de las ma!uinas. En este aspecto de la estabilidad es inluenciado por la din%mica de los %ngulos de los rotores y las relaciones potencia %ngulo. La inestabilidad también puede ser encontrada sin la perdida de sincronismo. $or ejemplo un sistema consistente de un generador sincrónico alimentando una carga de motor de inducción a través de una línea de transmisión puede transormarse inestable por el colapso del voltaje de la carga. *antener el sincronismo no es una cuestión en éste caso; en cambio, la preocupación es la estabilidad y el control de voltaje. En la evaluación de la estabilidad el interés es el comportamiento del sistema cuando es sujeto a una perturbación transitoria. La perturbación puede ser pe!ueña o grande. Las perturbaciones pe!ueñas en la orma de cambios de carga tienen lugar continuamente, y el sistema se ajusta por sí mismo a las condiciones cambiantes. +ambién el sistema de potencia debe ser capa de sobrevivir a numerosas perturbaciones de naturalea severa, tales como cortocircuitos en una línea de transmisión, pérdida de un generador de gran tamaño o carga, o la pérdida de una línea de interconexión entre dos subestaciones - continuación se explicar% brevemente los dierentes tipos de estabilidad !ue existen en un sistema de potencia, para luego llegar a una clasiicación m%s compleja donde se ilustrar% mediante un diagrama de blo!ues.
& TI#OS DE EST!I"IDD &%& Estabilidad de *n$+lo Rotóri,o La estabilidad de %ngulo del rotor, es la )abilidad de las m%!uinas sincrónicas interconectadas en un sistema de potencia de mantener el sincronismo. uando dos o m%s m%!uinas sincrónicas est%n interconectadas, los voltajes y corrientes del estator de todas las m%!uinas deben poseer la misma recuencia y la velocidad del rotor de cada m%!uina esta sincroniada con esta recuencia. El campo del estator y el rotor reacciona el uno con el otro y un tor!ue electromagnético resulta de la tendencia de los dos campos de alinearse entre ellos. /ajo condiciones de operación de régimen permanente el campo del rotor y el campo giratorio del estator poseen la misma velocidad. #in embargo, existe una separación angular entre ellos dependiendo del tor!ue eléctrico 'o potencia( de salida del generador. Las relaciones de potencia0%ngulo, son altamente no lineales. *%s all% de ciertos límites, un incremento en la separación angular es acompañado de un decremento en la transerencia de potencia; esto incrementa la separación angular m%s y encamina )acia la inestabilidad. $ara una situación dada, la estabilidad del sistema depende sobre si o no las variaciones de las posiciones angulares de los rotores resulten en suiciente tor!ue de restablecimiento. El enómeno de estabilidad de %ngulo rotórico se divide en dos categorías1
Estabilidad de pe!ueña señal 'pe!ueñas perturbaciones(. Es la )abilidad del sistema de mantener el sincronismo bajo pe!ueñas perturbaciones. +ales perturbaciones ocurren continuamente en el sistema debido a las pe!ueñas variaciones en la carga y generación. La inestabilidad puede resultar en dos de las siguientes ormas1 'i( un continuo aumento del %ngulo rotórico debido a la carencia de suiciente tor!ue sincroniante 'ii(
oscilaciones del rotor debido al incremento en la amplitud por la carencia de suiciente tor!ue de amortiguamiento.
La estabilidad ante perturbaciones pe!ueñas es en gran parte un problema de insuiciente amortiguamiento de las oscilaciones. La estabilidad de los siguientes tipos de oscilaciones es de interés1 Los *odos locales o modos de m%!uina0
sistema Los *odos 2nter0%reas Los *odos de ontrol Los *odos +orsionales
Estabilidad +ransitoria. Es la )abilidad del sistema de potencia para mantener el sincronismo cuando es sujeto a una perturbación transitoria severa. La respuesta resultante del sistema involucra grandes excusiones de los %ngulos rotóricos de las m%!uinas y es inluenciado por la relación potencia %ngulo no lineal. La estabilidad depende de tanto del estado inicial operativo del sistema y de la severidad de la perturbación. Las contingencias usualmente consideradas son cortocircuitos de dierentes tipos1 ase a tierra, ase a ase a tierra, y tri%sico. En estudios de estabilidad transitoria el periodo de interés es usualmente limitado de 3 a 4 segundos luego de la perturbación, aun!ue este puede extenderse alrededor de 56 segundos para sistemas muy grandes con modos de oscilación dominante inter0%reas.
&& Estabilidad de -olta.e / Colapso de -olta.e La estabilidad de voltaje es la )abilidad de un sistema de mantener voltajes estables aceptables en todas las barras en el sistema bajo condiciones operativas normales, y después de ser sujeto a una perturbación. El principal actor causante de la inestabilidad de voltaje de los sistemas es satisacer las exigencias de la demanda de potencia reactiva. 7n sistema es estable en voltaje, si la sensibilidad 809 es positiva para cada barra y es
inestable en voltaje si la sensibilidad 809 es negativa al menos en una barra.
Estabilidad de voltaje de grandes perturbaciones. Est% relacionada con una )abilidad del sistema para controlar los valores de voltaje al presentar grandes perturbaciones tales como allas del sistema, pérdidas de generación, o contingencia de circuito. El período de estudio de interés puede extender desde pocos segundos a die minutos. Estabilidad de voltaje para perturbaciones pe!ueñas. Est% relacionada con la )abilidad del sistema para controlar los valores de voltaje al originarse pe!ueñas perturbaciones tales como incrementales en la carga del sistema. La inestabilidad de voltaje no ocurre siempre en esta orma pura. :recuentemente la inestabilidad de %ngulo y voltaje van de la mano. 7na puede conducir a la otra y la distinción puede ser no muy clara
&0& Estabilidad de Término Medio / Termino "ar$o Los tiempos característicos de los proceso y e!uipos activados por los grandes cambios de voltaje y recuencia est%n en un rango de segundos 'la respuesta de los e!uipos tales como protecciones y control de generadores( )asta algunos minutos 'la respuesta de e!uipos tales como la energía suministrada por un promotor y los reguladores de voltaje0 carga(. Los an%lisis de término largo asumen !ue las oscilaciones de potencia sincroniante entre m%!uinas se )a amortiguado. El oco est% en los enómenos muy lentos y de larga duración !ue acompañan las perturbaciones de gran escala y el gran dese!uilibrio sostenido entre generación y consumo de potencia activa y reactiva. La estabilidad de término largo es usualmente interesada con la respuesta del sistema a disturbios mayores !ue involucran contingencias m%s all% de los criterios de diseño normal. En los estudios de estabilidad de término medio, el oco est% en las oscilaciones de
potencia sincroniante entre m%!uinas, incluyendo los eectos del enómeno m%s lento, y posiblemente las excusiones grandes de voltaje y recuencia.
Los rangos típicos de períodos de tiempo son los siguientes1 +érmino corto o transitorio1 6 a 56 segundos. +érmino medio1 56 segundos a pocos minutos. +érmino largo1 pocos minutos a 56 minutos.
La dierencia entre la estabilidad de término medio y término largo esta primariamente basado en el enómeno !ue est% siendo analiado y la representación del sistema usada, particularmente con atención a los transitorios r%pidos y las oscilaciones entre m%!uinas y no en el período de tiempo involucrado.
