IEEE Tutorial on the Protection of Synchronous Generators

DIgSILENT PowerFactory Material de Entrenamiento

´ ´ Curso de Analisis de Armonicos

DIgSILENT GmbH Heinrich-Hertz-Str. 9 72810 - Gomaringen Alemania T: +49 7072 9168 0 F: +49 7072 9168 88 http://www.digsilent.de

[email protected]

´ r720 Revision

Copyright ©2013, DIgSILENT GmbH. Los derechos de propiedad de este documento perte´ o copia total o parcial de este necen a DIgSILENT GmbH. No esta´ permitida la reproduccion ´ ´ documento, ni ser transmitido por cualquier medio electronico o mecanico, sin el permiso previo y por escrito de DIgSILENT GmbH. ´ Curso de Analisis de Armo´ nicos (Material de Entrenamiento)

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Índice

Índice Indice ´ 1. Introd Introducc ucciion

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´ 2. Flu Flujo jo de Carg Carga a Arm´ Armonicos

5

´ para el analisis ´ ´ 2.1. Configuraci Configuración de armonicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

´ Estatica ´ 2.1.1. Compensaci Compensación de Energ´ En erg´ıa ıa Reactiva R eactiva . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.1.2. HVDC de 12 pulsos pulsos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2.1.3. Otras cargas cargas distorsi distorsionadas onadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2.1.4. Cargas No Distorsi Distorsionada onadas s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

´ ´ 2.2. 2.2. An´ Analisis de los resultados del flujo de carga arm onico . . . . . . . . . . . . . . .

9

´ ´ 2.2. 2.2.1. 1. Calculo alcul o de los ´ los ´ındices ındices de distorsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

2.2.2. Evaluando Evaluando el impacto de las diferentes diferentes cargas distorsionada distorsionadas s. . . . . . .

10

´ desbalanceada del puente de doce pulsos . . . . . . . . . . . 2.2.3. 2.2 .3. Operac Operaciion

10

´ 3. Analisis del Barrido de Frecuencia

12

3.1. Impedancias Impedancias propias propias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

3.2. Impedancias Impedancias mutuas mutuas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

3.3. Influencia del modelo de la l´ınea ınea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

˜ ´ 4. Dise Dise ˜ no del Filtro de Armonicos

14

4.1. Banco de filtros filtros HVDC HVDC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

4.2. Banco de filtros filtros de cargas distorsi distorsionadas onadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

´ de la Calidad de Energ´ıa 5. Evalu Evaluaci ación ıa segun ´ IEC 61400-21

16

´ del caso de estudio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Configuraci Configuración

16

´ de la inyecci on ´ armonica ´ 5.2.. Definic 5.2 Definiciion y de los tipos de coeficientes del flicker . . .

18

´ de la distorsion ´ de tension ´ armonica ´ 5.3. Evaluaci Evaluación y de la severidad del flicker . . .

18

˜ del filtro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.. Dise 5.4 Diseno

20

´ 6. Impedancia Impedancia del Arm´ Armonico de la Red

22

6.1. Caracter Caracter´´ısticas ısticas de la frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

´ 6.2.. Lug 6.2 Lugar ar geom geométrico de la Impedancia

23

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

´ Curso de Analisis de Armo´ nicos (Material de Entrenamiento)

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Índice

´ ´ ´ Desbalanceados 7. Analisis de Armonicos en Sistemas de Distribucion

27

´ del modelo para el analisis ´ ´ 7.1. Configuraci Configuración de armonicos desbalanceados . . . .

29

´ ´ 7.2. Ejecutando Ejecutando un an´ analisis de armonicos desbalanceados . . . . . . . . . . . . . . .

29

Referencias

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Índice Indice de figuras

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Índice Indice de cuadros

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´ Glosario de terminos

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´ Apendice

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´ Curso de Analisis de Armo´ nicos (Material de Entrenamiento)

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´ Introduccion

´ 1. Introduccion ´ El objetivo de estos ejercicios es presentar las funciones de PowerFactory para el analisis de ´ ´ ´ de los armonicos en los sistemas el ectricos de potencia. Las tareas incluyen la configuraci on ´ modelos de las redes, correr flujos de carga armonicos y simulaciones de barridos en frecuencia, y graficar e interpretar los resultados. ´ de aprender de los errores cuanLas instrucciones en los ejercicios son breves con la intenci on do se realicen determinadas tareas. Un instructor le ayudara´ a resolver los ejercicios. Adicionalmente, le brindara´ respuestas a preguntas generales relacionados al tema del entrenamiento. ¡No dude en consultarle si tiene alguna duda! ´ ¡Le deseamos el mayor de los exitos!

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Flujo de Carga Armónicos

´ 2. Flujo de Carga Armonicos ´ ´ y el analisis ´ El proposito de este ejercicio es mostrar las pautas para la preparaci on de los ´ ´ de sistemas de potencia. El sistema problemas de armonicos en un sistema de transmisi on ´ de de prueba que usaremos para nuestros ejercicios se basa en el sistema de transmisi on referencia de 14 barras de la IEEE [4] mostrado en la figura 2.1. Importar el archivo Test System Harmonic Analysis-Start.pfd y activarlo [A.3]. Notar que el sistema importado no contiene ninguna carga distorsionada. En las secciones siguientes agregaremos dos nuevas fuentes de armónicos: un HVDC de 12 pulsos (mostrado de color azul en la figura 2.1), la otra es un SVC (en rojo). Familiar´ıcese con el sistema. Est a´ coloreado de acuerdo a los niveles de voltaje. Corra un ´ total, la demanda total, la capacidad instalada y flujo de carga y determine la generaci on ´ las perdidas totales de la red.


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Figura 2.1: Diagrama unifilar del sistema de prueba


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2


2.1.

´ para el an alisis ´ ´ Configuracion de armonicos

´ Estatica ´ 2.1.1. Compensacion de Energ´ıa Reactiva ´ El compensador estatico de energ´ıa reactiva se modela como un TCR (reactor controlado por tiristores) en paralelo con bancos de condensadores. Estos bancos de condensadores se sin˜ inductancia en serie) para que tonizan a una frecuencia espec´ıfica (agregando una pequena cada uno actúe como un filtro. ´ Crear una variacion [E.1] para agregar el SVC al sistema base. El SVC consta de filtros ´ armonicos y de un TCR conectado en delta. ´ Definir el SVS (ElmSvs) (sistema de compensación estatica de energ´ıa reactiva) de acuerdo a la figura 2.1(en rojo). • El TCR tiene una reactancia de 12.9 MVAr. ˜ de Flujo de Carga ajustar el SVS para controlar la tensi on ´ de la barra • En la pestana 9 en 1.02 p.u. Ajustar el droop en 1 %. ´ Se muestran las inyecciones de armonicos del SVS en la tabla 2.2. Cree un nuevo tipo ˜ de de espectro para estas inyecciones de corriente y asignarla al SVS en su pesta na ´ armonicos. ´ sintonizados a una Definir los filtros de acuerdo a la tabla 2.1. Todos los filtros estan frecuencia (filtros R-L-C). ´ del SVS. Verificar posibles mensajes Correr un flujo de carga para verificar la definici on de error o de advertencia en la ventana de salida.

´ Orden del Armonico

Potencia Q [MVAr]

Resistencia [Ω]

11 7

3.0 3.0

1.0 1.0

5 2

3.0 4.0

1.0 1.0

Cuadro 2.1: Filtros para el SVC

Mag[pu]

´ Angulo[grados]

1 5

1.0000 0.0702

46.92 -124.40

7 11

0.0252 0.0136

-29.87 -23.75

13 17 19

0.0075 0.0062 0.0032

71.50 77.12 173.43

23 25

0.0043 0.0013

178.02 -83.45

29

0.0040

-80.45

Orden

´ Cuadro 2.2: Inyecciones de armonicos de corriente del TCR conectado en delta


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2


2.1.2. HVDC de 12 pulsos El terminal HVDC se modela como dos rectificadores de puente de seis pulsos para analizar ´ debido al conexionado del transformador Y-Y y Y-D. los efectos de la cancelaci on ´ [E.1] para agregar el HVDC a la barra 3 del sistema base de acuerdo Crear una variacion a la figura 2.1(en azul). Transformador de Tres Devanados: • Grupo vectorial: Y0y0d1. • Potencia aparente nominal: 135/67.5/67.5 MVA ´ nominal: 230/35.4/35.4 kV • Tension • Impedancia de cortocircuito: HV-MV = HV-EHV = 1.89 %, MV-LV = 10 % ´ Para el objetivo de este an alisis, los rectificadores de seis pulsos se modelan como dos ´ generadores estaticos (ElmGenstat): • Potencia aparente nominal: 80 MVA • Factor de potencia nominal: 0.8 • Categor´ıa al terminal HVDC • Tipo de la barra correspondiente: PQ, con P = -59.5 MW y Q = -3.36 MVAr. ´ ´ • En la pestaña de Armonicos, asignar el espectro de armonicos el rectificador de 6 pulsos que encontrara´ en la librer´ıa del proyecto. El banco de condensadores en la barra 3 consta de dos condensadores, 25 MVAr cada uno. Correr un flujo de carga para verificar los ajustes del HVDC. Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida.

2.1.3. Otras cargas distorsionadas La Carga 13 en el sistema es una carga distorsionada que representa a variadores de velo´ ´ cidad. Para el analisis de armonicos basta con representar los variadores de velocidad con cargas no lineales y se modela de esa manera para una inyección de corriente. Editar la Carga 13 y crear un nuevo tipo de carga Non-linear load type (Tipo de carga no lineal). ˜ de datos basicos ´ En la pestana del tipo de la carga configurar la tecnolog´ıa de fases como 3PH:PH-E . ˜ de armonicos ´ En la pestana del tipo de la carga configurar el modelo de la carga como current source (fuente de corriente). Esto le permitir a´ asignar un espectro al elemento ´ de armonicos ´ carga, y de esta manera definir la inyeccion de corriente para esta carga no lineal. Presionar OK. ˜ de Armonicos ´ En la pestana del elemento carga, asocie el espectro de armónicos rectificador de 12 pulsos que encontrara´ en la librer´ıa del proyecto. Correr un flujo de carga para verificar la definición de la carga no lineal. Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida.


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2.1.4. Cargas No Distorsionadas Para el resto de cargas lineales en el sistema es importante definirlos como impedancias para ´ ´ el analisis de armonicos. Crear un nuevo tipo de carga y seleccionar el modelo de carga Impedance, Model 1. Seleccionar el modelo de carga purely inductive/capacitive (puramente inductivo/capacitivo). ´ de la carga 13 (carga distorsionada), asignar el tipo de carga lineal a todas Con excepcion las otras cargas en el sistema.

2.2.

´ ´ Analisis de los resultados del flujo de carga arm onico

´ 2.2.1. Calculo de los ´ındices de distorsión ´ transpuestas, basComo el sistema tiene cargas balanceadas y las l´ıneas de transmisión estan ´ ´ ´ armonicos ´ tara´ un analisis de armonicos balanceados para determinar los niveles de distorsi on en el sistema. ´ Cambie la barra de herramientas de c alculo presionando el ´ıcono Change Toolbox ( ´ ´ seleccione Analisis Armonico (Harmonic Analysis).

)y

´ ´ Realice un calculo de flujo de carga de armonicos para todas las frecuencias usando una representación de red balanceada . ( ) Ajustar las opciones de comando como corresponda. Para la frecuencia de salida se´ ´ del resultado que incluya todas las frecuencias, leccionar el quinto armonico: ademas ´ mostrará los resultados para esta frecuencia de salida. Nota: vePowerFactory tambien ´ rificar que la frecuencia nominal en la ventana de dialogo corresponda a la frecuencia nominal de la red. Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida. ´ de tension ´ armonica ´ Defina un diagrama de barras para la distorsion en las barras conectadas a cargas distorsionadas, es decir, las barras 3, 8 y 13. ´ • Presionar el boton Create Distortion Plot ( ) y seleccione las barras y sus variables ´ 14.1 de PowerFactory HD en la lista de curvas del diagrama. (Consejo: En la versi on ´ no exist´ıa, para estas versiones seleccionar m ultiples o las anteriores, este bot on ´ ´ y selecbarras en el diagrama unifilar, luego presione el clic derecho en la selecci on cionar Show Distortion diagram: Harmonic Distortion .) ´ • Validar las distorsiones de tensiones arm onicas en las barras mencionadas con´ trastando con los l´ımites de tensiones segun ´ la IEEE. En la ventana de di alogo del ´ armonica ´ diagrama de distorsion puede seleccionar de una lista de l´ımites predefinidos. Tener en cuenta que los l´ımites se aplican a diferentes niveles de tensiones. También puede agregar un l´ımite definido por el usuario. • Identificar aquellas barras y frecuencias donde el sistema no cumpla con los l´ımites ´ ´ de tension. ´ maximos de distorsion ´ Volver a correr el flujo de carga arm onico y mostrar los resultados en el diagrama unifilar ´ armonica) ´ (corrientes y distorsion para las frecuencias de salida donde se superaron los ´ Analizar en cada caso el flujo de corriente. l´ımites de distorsion. ´ ´ armonica ´ Listar en una pagina de datos flexible la distorsi on total para todas las barras. ´ ´ Curso de Analisis de Armonicos (Material de Entrenamiento)

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´ de los ´ındices de armonicos ´ ´ en las barras, PowerFactory puede crear grafi´ Ademas de tension ´ y de formas de ondas armonicas ´ cos de distorsion para otras variables, tales como la corriente ´ de los elementos de las ramas o la corriente de la carga. Para hacer esto, el usuario a traves ´ primero debe definir un conjunto de variables antes que ejecute el c alculo de flujo de carga ´ armonico. Definir un conjunto de variables con la amplitud de la corriente I:bus1 y la fase phii:bus1 de todas las cargas distorsionadas para reconstruir la forma de onda tanto de la amplitud como de la fase según se requiera. De esta manera al seleccionar las variables de resultado apropiadas, se pueden monitorear las corrientes y las tensiones de cualquier elemento (¡no tiene que ser necesariamente un elemento de carga!). Definir ahora un conjunto de variables para monitorear las tensiones conectadas a las cargas distorsionadas. Defina un conjunto de variable apropiado. ´ Volver a ejecutar el flujo de carga arm onico. ´ Definir un Waveform plot para visualizar la corriente de carga arm onica de las cargas seleccionadas. ´ Además de la forma de onda, visualizar el espectro de arm onicos de corriente (Bar- Diagram ).

2.2.2. Evaluando el impacto de las diferentes cargas distorsionadas Hasta el momento ha definido varias cargas distorsionadas en el sistema. ´ de tension ´ armonica? ´ ´ ¿Que´ cargas tienen el mayor impacto en la distorsion ¿Cuales de las cargas distorsionadas tienen un impacto moderado en los ´ındices de distorsión ´ armonica? ´ Estas son algunas gu´ıas para ayudarlo en el an alisis: Trate de conectar las cargas distorsionadas una por una. ´ de la tension ´ as´ı como en las corrientes armonicas. ´ F´ıjese en los ´ındices de distorsion Para facilitar esta tarea, defina diferentes conjuntos de caso de estudio con escenarios. ´ Esto le permitirá cambiar entre ellos facilmente.

2.2.3. Operación desbalanceada del puente de doce pulsos ´ del HVDC de doce pulsos modelado como dos Ahora analizaremos en detalle la operaci on ´ acerca de las inyecciones balanceadas rectificadores de seis pulsos. Recuerde la presentaci on ´ y desbalanceadas y de los armonicos caracter´ısticos. Definir un conjunto de variables para la amplitud de la corriente I:bus1 y de la fase phii:bus1 en los tres devanados del transformador del HVDC. ´ Volver a ejecutar el flujo de carga arm onico. ´ Crear un Waveform plot y un Bar-Diagram para visualizar la corriente de carga armonica en los tres devanados.


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´ Además de la forma de onda, visualizar el espectro de corriente armonico (Bar-Diagram ). ´ ´ ¿Que´ puede concluir acerca del comportamiento de los armonicos 5, 7, 9 y 11? ¿Cuales ´ tienen secuencia positiva y cu ales secuencia negativa? Reduzca la potencia activa y la reactiva de uno de los puentes de seis pulsos en 20 %. ´ desbalanceada de las 2 ramas del rectificador de 12 pulEsto representa una operacion sos. ´ ´ balanVolver a ejecutar el flujo de carga arm onico. Emplear de nuevo la representacion ´ ceada de la red y seleccionar como frecuencia de salida el arm onico de orden 5. Comparar los resultados con el caso de cargas balanceada del ejercicio anterior y explicar las diferencias. ´ ¿Como cambian las inyecciones de corriente de secuencia positiva y negativa?


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3.

´ Analisis del Barrido de Frecuencia

Análisis del Barrido de Frecuencia

Ahora analizaremos la propia red y las impedancias mutuas en barras diferentes del sistema ´ armonica ´ por medio de barridos de frecuencia y de su correlación con los ´ındices de distorsion en el ejercicio anterior.

3.1. Impedancias propias ´ del nivel de distorsion ´ de tension ´ armonica ´ Las impedancias propias son una buena indicacion ´ que puede esperarse de las inyecciones de corriente armonicas en la misma barra. As´ı, por ´ ejemplo, si una carga inyecta una corriente arm onica a la frecuencia donde ocurre una reso´ nancia paralela, y por lo tanto, a un m aximo relativo de la curva de impedancia propia, se puede ´ en esa frecuencia. esperar una distorsión de alta tensi on Definir los conjuntos de variable para la impedancia en todas las barras conectadas a cargas distorsionadas. Realice un monitoreo de la amplitud Z , la fase phiz y de la parte real R e imaginaria X de la impedancia. ´ Realizar un calculo de barrido de frecuencia (

) con las siguientes opciones:

• Balanceado, secuencia positiva • Usar la Frecuencia de Inicio: 10 Hz / Frecuencia Final: 2 kHz • Tamaño del paso de la frecuencia: 0.1 Hz ´ ˜ del paso. • Habilitar la adaptación automatica del tamano ´ Crear una grafica para la magnitud y la fase de la impedancia propia en las barras seleccionadas. Identificar los puntos de la resonancia paralela y en serie. Tome nota de estos valores ´ porque los necesitaremos para su analisis posterior. ´ Crear un diagrama de lugar de ra´ıces e identificarlo en las gr aficas de las frecuencias de resonancia. ´ Basándose en los resultados del an alisis de esta frecuencia: ´ ´ ¿Se correlacionan las frecuencias de resonancia con los ordenes de armonicos en las ´ de alta tensi on ´ en la seccion ´ 2.2.1? que observo´ los ´ındices de distorsi on ¿Son estas frecuencias las de resonancia en serie o en paralelo?

3.2. Impedancias mutuas ´ armonica ´ Las impedancias mutuas indican el nivel de distorsi on que resultan de las inyecciones ´ de corrientes armonicas en una barra diferente. Definir los elementos de datos mutuos ElmMut entre las barras conectadas a cargas distorsionadas. ´ multiple ´ derecho del mouse • Realice una seleccion de barras, presionando el bot on ´ ´ y en el menú contextual seleccionar Define → Mutual Data . en la seleccion ´ ´ Curso de Analisis de Armonicos (Material de Entrenamiento)

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´ Analisis del Barrido de Frecuencia

Definir los conjuntos de variables para los elementos de datos mutuos. Realice un monitoreo de la amplitud Z 12 , la fase phiz12 y de las partes reales R 12 e imaginarias X 12 de la impedancia mutua. ´ Vuelva a ejecutar el c alculo del barrido de frecuencia. ´ ´ Cree una grafica para la amplitud y la fase de las impedancias mutuas bajo an alisis. Identificar los puntos de la resonancia en serie y en paralelo. Analizar la correlación con los ´ındices de distorsión de voltaje calcuados en la sección 2.2.1.

3.3.

Influencia del modelo de la l´ınea

Ahora investigaremos los efectos del uso de diferentes modelos de l´ınea tales como el mo´ ´ delo de parametros concentrados y el modelo de parametros distribuidos del circuito pi en la ´ de la resonancia armonica. ´ evaluacion Cambiar el modelo de todas las l´ıneas de transmisión de 230 kV de parámetros concen´ cree un nuevo trados Lumped a Distribuidos . Como este es un estudio de comparaci on, caso de estudio y almacene los cambios en una variación de red. Vuelva a ejecutar el barrido de frecuencia. Compare los resultados para las impedancias propias entre ambos modelos de l´ınea. ´ de l´ıneas de transmisión ¿Que´ es lo que sugieren los resultados para la representaci on largas?


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˜ del Filtro de Arm onicos ´ Diseno

4. 4.1.

´ Dise ˜ no del Filtro de Armonicos Banco de filtros HVDC

El banco de condensadores existente del sistema HVDC se puede desintonizar para filtrar las ´ ˜ inyecciones de corrientes armonicas en esta barra. Es por eso que al agregar una peque na inductancia en serie con el condensador del banco, el banco de condensadores se convierte ´ en un filtro que puede usarse para mitigar la distorsión armonica. ˜ el banco de condensadores en la barra 3. Las siguientes El objetivo de este ejercicio es dise nar instrucciones lo orientan para dimensionar y verficar los filtros. Tomar en cuenta que el dimensionamiento del filtro no es un procedimiento directo sino que requiere varias revisiones dado ´ de un esquema de filtro posible. que se pueden encontrar mas ´ ´ ´ armonica ´ El analisis de flujo de carga en la secci on 2 ha mostrado que la distorsi on en ´ ´ ´ Por lo tanto estas las ordenes de armonicos 11, 13 y 23 exceden los l´ımites de emision. ´ ordenes de armónicos son candidatos naturales para sintonizar los filtros. De all´ı que como un primer intento usemos el siguiente arreglo de filtros: ´ • Un filtro pasabanda con sintonización simple para el armonico de orden 11. ´ • Un filtro pasabanda con sintonización simple para el armonico de orden 13. ´ • Un filtro paso alto para el arm onico de orden 23. La potencia reactiva total deber´ıa ser igual a 50 MVAr, la que es la compensación de potencia reactiva total en la barra 3, es decir, 2 · 25 = 50 MVAr. La potencia reactiva compartida entre los filtros deber´ıa corresponder aproximadamente ´ respectivo (1/11 : 1/13 : 1/23). Esta regla emp´ırica a la inversa del orden de sintonizaci on para la potencia reactiva nos permite seleccionar arreglos de filtros que pueden encontrarse en el mercado. Use un Quality factor at resonance frequency (factor de calidad a la frecuencia de resonancia) igual a 100. El filtro pasa alto deber´ıa limitar la impedancia de red a 100 Ω para las frecuencias altas. ´ usar las siguientes herramientas que ya han Para verificar la eficacia y la validez de la soluci on, sido cubiertas en las secciones anteriores: ´ ´ por medio de los c alculos ´ Verificar los l´ımites de distorsión armonica de tension de flujo ´ de carga armonicos. Realizar un barrido de la impedancia de la red para verificar que las frecuencias de re´ sonancia existentes no se desplacen hacia las ordenes de armónicos menores o que las amplitudes sean amplificados por los filtros. Usar el Filter Report para verificar las tensiones y las corrientes en los componentes inter´ en el condensador a la frecuencia de sintonizacion. ´ nos del filtro, especialmente la tension ´ ´ imprima un Una vez que haya completado el an alisis y que est e´ satisfecho con la solucion, ˜ de su filtro. reporte Filter Layout Report . Este reporte resume todos los datos de dise no


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˜ del Filtro de Arm onicos ´ Diseno

4.2. Banco de filtros de cargas distorsionadas ˜ un banco de filtros para la carga distorsionada en la barra 13. El Ahora se le pide que dise ne ´ ´ de voltaje. Al mismo filtro debe lograr que la carga cumpla con los m aximos l´ımites de distorsi on tiempo, el filtro debera´ compensar el factor de potencia de la carga hasta cerca de 1 p.u. ´ Basándose en el procedimiento seguido anteriormente y de los resultados del an alisis de ´ ˜ el banco de filtros. flujo de carga armonico, disene ˜ del filtro por medio de un Filter Report . Verique el diseno Realizar un barrido de la impedancia de la red para verificar que las frecuencias de re´ sonancia existentes no se desplacen hacia las ordenes de armónicos menores o que las amplitudes sean amplificadas por los filtros. ´ Imprima un reporte Filter Layout para que sirva de documentacion.


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Evaluación de la Calidad de Energ´ıa segun ´ IEC 61400-21

5. Evaluación de la Calidad de Energ´ıa segun ´ IEC 61400-21 En este ejercicio evaluar a´ la calidad de energ´ıa de un campo eólico de acuerdo a IEC 61400-21 ´ ´ ´ de voltaje debido a las inyecciones armonicas, ´ [1]. El analisis incluye el c alculo de la distorsion ´ debido a las operaciones de conmutación en el campo eolico ´ al cambio relativo en la tension y ´ a la severidad del flicker durante las operaciones continuas y de conmutaci on. Importar el proyecto Power Quality acc. IEC 61400-21 Start.pfd y act´ıvelo. Este contiene ´ un parque eolico que consta de 15 WTG a potencia nominal de 3.16 MVA, un sistema ´ colector de cables de 20 kV y un transformador de campo e olico de 56 MVA como se ´ (110 kV) por encima del PCC se ha muestra en la figura 5.1. El sistema de alta tensi on modelado como una red externa. La salida de la potencia activa de los WTG se controlan por la caracter´ıstica de potencia/velocidad del viento, siendo la velocidad del viento controlada por el trigger discreto Wind Speed . Debajo y por encima de la velocidad de corte (cut-in) del viento se desco´ necta al generador automaticamente (interruptor abierto). El condensador shunt controla el intercambio de potencia reactiva en el the PCC a ±1 MVAr. ˜ de Flujo de Carga. Cuando corra el fujo Observe las opciones de control en su pestana ´ ˜ de carga habilite la opci on Automatic Shunt Adjustment en la pestana Basic Options . ´ hay dos escenarios predefinidos para la potencia maxima ´ Notar que ademas y m´ınima de cortocircuito en el PCC (red externa).

5.1.

´ del caso de estudio Configuracion

Para analizar la influencia de los diferentes factores en los ´ındices de calidad de energ´ıa, estudiaremos los casos listados en la tabla 5.1. Configure los casos de estudio como se le indica. Corra un flujo de carga y complete las columnas vac´ıas en la tabla. Habilite las opciones Au- tomatic Tap Adjustment of Transformers y Automatic Shunt Adjustment en el comando de flujo ´ el flujo de carga deber´ıa considerar los l´ımites de potencia reactiva. de carga. Ademas

Caso de Estudio

Potencia de Cortocircuito [MVA]

Velocidad del Viento [m/s]

Caso 1

M´ınimo

8

Caso 2 Caso 3 Caso 4

M´ınimo ´ Maximo ´ Maximo

15 8 15

Comp. Q

Intercambio de Potencia

[MVAr]

[MW]

[MVAr]

´ de la calidad de la energ´ıa Cuadro 5.1: Casos de estudio para la evaluaci on


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5


Figura 5.1: Diagrama unifilar del caso del ejercicio


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5


´ de la inyecci on ´ armonica ´ 5.2. Definicion y de los tipos de coeficientes del flicker ´ de la calidad de la energ´ıa definiremos tipos para la inyecci on ´ de armonicos ´ Para la evaluacion ´ de flicker de las turbinas eolicas ´ de la corriente y de la emision y asignarlas a los generadores. ´ ˜ Harmonic. Debera´ esEditar el primer WTG (generador estatico) y seleccione su pestana ´ ´ de flicker del WTG selecpecificar las inyecciones de arm onicos de corriente y la emisi on cionando o creando los tipos correspondientes. ´ de corriente de armonicos TypHmccur ´ Definir un nuevo tipo de inyecci on de acuerdo a los datos de prueba suministrados en la tabla 5.6. Asegurarse de seleccionar el espectro IEC 61000. Las inyecciones se definen como % de la corriente nominal del generador. ´ ´ Ingrese el maximo valor para cada orden de armonico para analizar los peores casos. Para este ejercicio deje las impedancias (R y X) del equivalente Norton a sus valores por ´ es una inyecci on ´ de corriente pura con defecto (infinito). Esto significa que la inyecci on impedancia de salida infinita (o admitancia de salida cero). ´ del flicker del WTG, cree un nuevo tipo de Coeficiente Para especificar la contribucion Flicker: TypFlicker con los datos suministrados en la tabla 5.3 hasta la 5.5. La velocidad ´ de viento promedio anual en la zona de la granja e olica es de 7.5 m/s. Los datos a ingresar constan de: • Coeficiente de flicker para la operación continua. ´ los datos de prueba • Factor de paso del flicker para las operaciones de conmutacion: se definen generalmente para la velocidad de arranque y de corte a la velocidad nominal. El peor caso es normalmente durante el arranque a la velocidad nominal. • Factor de cambio de tensión: la misma consideración que con el factor de paso del flicker. ´ • Maximo numero ´ de conmutaciones para el corto y largo plazo. ´ Asignar los nuevos tipos a todos los WTG (generadores est aticos).

´ de la distorsi on ´ de tensi on ´ armonica ´ 5.3. Evaluacion y de la severidad del flicker ´ ´ Realizar un calculo del flujo de carga arm onico con las siguientes opciones: ´ de la red: Balanceado • Representacion ´ • Calcule el flujo de carga armonico en todas las frecuencias • Calcule el Flicker ˜ IEC 61000-3-6 verificar que las fuentes de arm onicos ´ • En la pestana se configure de ´ define las leyes de sumatoria que se aplicar an ´ acuerdo a IEC 61000-3-6. Esta opcion ´ para el calculo. Tomar en cuenta que si desea usar una ley de sumatoria diferente, ´ definida por el usuario. es decir, coeficientes diferentes, puede seleccionar la opci on ´ En el diagrama unifilar o en la p agina de datos flexibles mostrar las siguientes variables de resultado: ´ • Distorsión armonica total en el PCC ´ ´ armonica ´ • Distorsión armonica y tension en el PCC para la frecuencia de salida: ´ de voltaje. Puede especificar adicionalmente puede crear un diagrama de distorsion ´ ´ los l´ımites arm onicos como definidos por el usuario para una mejor visualzaci on. ´ ´ Curso de Analisis de Armonicos (Material de Entrenamiento)

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5


• Factores de distorsión de flicker de corto y de largo plazo para la operación continua • Factores de distorsión de flicker de corto y de largo plazo para las operaciones de conmutación ´ (%) • Cambio relativo de la tension Compare los resultados con los l´ımites de distorsión de acuerdo a IEC 61000-3-6 [2]. ´ Para la emision ´ del flicker Puede visualizar estos l´ımites en el diagrama de distorsi on. use los niveles de l´ımites de planeamiento recomendados en IEC 61000-3-7 [3] que se muestran en la tabla 5.2.

Niveles de Planeamiento MT AT-MAT P st P lt

0,9 0,7

0,8 0,6

Cuadro 5.2: Valores indicativos de los niveles de planeamiento P st y P lt para MT, AT y MAT (EHV) según IEC 61000-3-7 [3]

´ ¿Cumple la granja eolica con los requerimientos de calidad de energ´ıa para la conexión ´ a la red bajo estas condiciones de operaci on? Identificar los casos de estudio que no los cumplen. ´ ¿Que´ factores (como potencia de cortocircuito, velocidad de viento, etc.) son los que m as ´ influencian los resultados? ¿Puede explicar porqu e? ´ Angulo de fase de la impedancia de la red ψ k Promedio anual de la velocidad del viento, v a [m/s] va = 6.0 m/s va = 7.5 m/s va = 8.5 m/s va = 10.0 m/s

30° 50° 70° 85° Coeficiente del flicker c (ψk , va ) 2,6 2,1 1,4 1,1 2,9 2,3 1,6 1,1 2,9 2,4 1,6 1,2 2,9 2,4 1,6 1,2

Cuadro 5.3: Reporte de los resultados de las pruebas de la calidad de la energ´ıa de la turbina ´ eolica segun ´ el IEC 61400-21: Coeficiente del flicker c (ψk , va )

´ conmutada Caso de operacion ´ numero ´ N10 Max. ´ de operaciones de conmutacion, ´ número de operaciones de conmutacion, ´ N120 Max. ´ Angulo de la impedancia de la red ψ k Factor de paso del flicker k f (ψk ) ´ k u (ψk ) Factor de paso de la tension

Velocidad de corte del viento 3 8 30° 50° 70° 85° 0,09 0,12 0,14 0,16 0,12 0,17 0,22 0,24

Cuadro 5.4: Reporte sobre los resultados de las pruebas de calidad de energ´ıa de la turbina ´ eolica de acuerdo a IEC 61400-21: Índices de calidad de energ´ıa para la velocidad de viento de arranque y de corte


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5


´ conmutada Caso de operacion ´ numero ´ N10 Max. ´ de operaciones de conmutacion, ´ número de operaciones de conmutacion, ´ N120 Max. ´ Angulo de la impedancia de la red ψ k Factor de paso del flicker k f (ψk ) ´ k u (ψk ) Factor de paso de la tension

Velocidad de corte del viento 3 8 30° 50° 70° 85° 0,09 0,12 0,13 0,17 0,91 0,72 0,35 0,24

Cuadro 5.5: Reporte de los resultados de las pruebas de calidad de energ´ıa de la turbina ´ eolica de acuerdo a IEC 61400-21: Índices de calidad de energ´ıa para la velocidad de viento de arranque y de corte

kimax = 1, 5

Pbin [ %] Orden 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ...

0 I/In [ %] 0,6 0,6 0,5 1,2 0,3 1,0 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,1 0,2 ...

10 I/In [ %] 0,6 0,6 0,5 1,2 0,3 1,0 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,2 0,2 ...

20 I/In [ %] 0,6 0,6 0,5 1,2 0,3 1,0 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,2 0,2 ...

30 I/In [ %] 0,6 0,6 0,5 1,2 0,3 1,0 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,1 0,2 ...

40 I/In [ %] 0,6 0,6 0,5 1,2 0,3 1,0 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,1 0,2 ...

50 I/In [ %] 0,3 0,3 0,3 0,6 0,2 0,6 0,2 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,0 0,1 ...

60 I/In [ %] 0,3 0,3 0,3 0,6 0,2 0,6 0,2 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,0 0,1 ...

70 I/In [ %] 0,3 0,3 0,3 0,6 0,2 0,6 0,2 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,0 0,1 ...

80 I/In [ %] 0,3 0,3 0,3 0,6 0,2 0,6 0,2 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,0 0,1 ...

90 I/In [ %] 0,6 0,6 0,5 1,2 0,3 1,0 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,1 0,2 ...

100 I/In [ %] 0,6 0,6 0,5 1,2 0,3 1,0 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,1 0,2 ...

max. I/In [ %] 0,6 0,6 0,5 1,2 0,3 1,0 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,4 0,2 0,2 ...

Cuadro 5.6: Reporte de los resultados de las pruebas de calidad de energ´ıa de turbinas eólicas ´ de acuerdo a IEC 61400-21: Corrientes de Arm onicos en % a partir de In

5.4.

Dise ˜ no del filtro

´ Para los casos donde se excedan los l´ımites de emisiones de armonicos instalaremos un filtro. ´ Esto puede lograrse sintonizando el banco de condensadores disponible en el parque e olico ´ de la potencia reactiva. La tarea ahora es disenar ˜ el filtro. para la compensacion ˜ del filtro: Estos son algunos consejos para ayudarlo con el diseno ´ ´ Use los resultados de su analisis armonico (considere el peor caso) para definir el orden ´ de su filtro. En un primer intento, intente un tipo de filtro con sintonizade sintonizacion ´ simple (filtro RLC) sintonizada al orden arm onico ´ cion espec´ıfico que requiera reducir. La ´ Use aqu´ı la capacitancia total del filtro esta´ dada por el condensador de compensaci on. ´ opcion Design Parameter (per Step) en la ventana del filtro. PowerFactory calculara´ au´ ´ tomaticamente los parametros del arreglo del filtro. ´ ´ Verificar por medio del flujo de carga arm onico y los c alculos de barrido de frecuencia si ´ estan ´ ahora por debajo de los l´ımites m aximos. ´ la emision ´ ´ Curso de Analisis de Armonicos (Material de Entrenamiento)

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5


´ Revisar las perdidas del filtro y la tensión en el condensador. Use el reporte del filtro para acceder a estos resultados. Revisar los cuatro escenarios de acuerdo a la tabla 5.1. ´ del filtro tipo C (filtro R-L-C1-C2, Rp). Considere aqu´ı una También evalue la instalacion resistencia paralela Rp = 100 Ω.


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6

Impedancia del Armónico de la Red

´ 6. Impedancia del Armonico de la Red Como las cargas distorsionadas se comportan como fuentes de armónicos de corriente, cono´ ´ ´ de voltaje. cer la impedancia armonica juega un rol importante en el c alculo de la distorsi on ´ En este ejercicio aprenderemos como usar las caracter´ısticas de frecuencia para modelar la impedancia armónica de la red en PowerFactory . Para el objetivo del ejercicio usaremos un enfoque simplificado que consta de la curva de la envolvente de la impedancia mostrada en la figura 6.1, asumiendo a la impedancia como ´ en el angulo ´ puramente reactiva dado que no hay informaci on de fase. La amplitud de Z h en la primera frecuencia de resonancia est a´ dada por Z h1 = k 1 · X 1 donde k ´ de la resonancia y X 1 la impedancia de la red a la frecuencia de la es el factor de amplificaci on potencia. Para h > h2 entonces Z h = h · X 1 .

Figura 6.1: Curva de la Envolvente de la Impedancia

6.1.

Caracter´ısticas de la frecuencia

Para asignar la caracter´ıstica de frecuencia a las red de 110 kv primero necesitamos reemplazar ´ el elemento red externa ElmXnet por una fuente equivalente de tensi on ElmVac . La fuente de ´ soporta la definicion ´ de las caracter´ısticas de frecuencia unidas a su impedancia de tension salida. ´ y reemplace la red externa con una fuente de tensi on ´ y ajustar Cree una nueva variacion su impedancia de salida (R1 , X 1 ) para obtener el mismo nivel de cortocircuito. En la ˜ de Armonicos ´ pestana podemos asignar una caracter´ıstica de frecuencia a L 1 . En la librer´ıa del proyecto, cree una nueva caracter´ıstica vectorial ChaVec y nombrarla Envolvente de Impedancia . Asignarle una nueva escala de frecuencia TriFreq . Ajustar los valores de la escala de frecuencia y de la caracter ´ıstica vectorial para una curva de la envolvente de la impedancia con k = 20 con h 1 = 5 y k = 10 con h 2 = 7. Para h > h2 entonces Z h = h · X 1 . ˜ de armonicos ´ ´ asignar la nueva caracter´ıstica de En la pestana de la fuente de tension frecuencia a L 1 . ´ de impedancia armonica ´ ´ de Verifique la definicion de la red por medio de una simulacion barrido de frecuencia. ´ ´ Curso de Analisis de Armonicos (Material de Entrenamiento)

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6


´ ¿Que´ cambios puede observar? ¿Como puede explicarlo? ´ Para los escenarios definidos en la tabla 5.1 recalcular el flujo de carga arm onico y com´ anterior. parar los resultados con aquellos de la simulacion ´ ´ ´ ¿Como influencia la impedancia arm onica de la red los resultados? ¿La granja e olica aun ´ ´ cumple con los l´ımites de distorsion? ´ el banco de condensadores? ¿Que´ sucede si el filtro no est a´ disponible sino solo

6.2. Lugar geométrico de la Impedancia En algunos casos el operador del sistema brinda un lugar geométrico de la impedancia en vez ´ de la curva de impedancia. Estos lugares geom etricos de la impedancia reflejan las variaciones ´ debido a los diversos arreglos (running de la potencia de cortocircuito de la red de alta tensi on arrangements) en las subestaciones en el vecindario, equipos fuera de servicio, planes de mantenimiento, etc. ´ Como la granja e olica debera´ cumplir con los requerimientos de calidad de energ´ıa bajo to´ posibles, es necesario verificar la soluci on ´ del flujo de carga dos los escenarios de operacion ´ ´ armonico para todos los valores R-X en el lugar geom etrico de la impedancia. Un escrito DPL ´ puede ayudarnos a completar este analisis. ´ (por ejemplo, Verificar la red externa que ha sido reemplazada por una fuente de tension ´ esta´ activa). la variacipn Seleccione del menu´ principal el escrito DPL Impedance Loci que encontrara´ en la librer´ıa global de PowerFactory ( ). Siga las instrucciones detalladas en la página Description del escrito. El instructor también ´ demostrará como usar el escrito. • Debajo de la carpeta de escritos defina las matrices de impedancia de acuerdo a la Figura 6.2 a la Figura 6.4. ´ • Ajuste los parametros de entrada del escrito y empiece su ejecución. Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida. ´ Revise el reporte resumido. ¿Cumple la granja e olica con los requerimientos de calidad ´ a la red para estos lugares geom etricos ´ de energ´ıa para la conexion de la impedancia? ´ crea las caracter´ısticas de frecuencia de R y de L para la condicion ´ El escrito DPL tambi en ´ del peor caso en cada frecuencia armonica. Encontrara´ las caracter´ısticas en la carpeta de escritos. ˜ de armonicos ´ ´ asignar las caracter´ısticas creadas En la pestana de la fuente de tension ´ recientemente por el escrito a los parametros R y L (secuencia positiva). ´ Corra ahora un flujo de carga arm onico de nuevo y verifique los resultados en el reporte para algunas de las frecuencias armónicas. Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida. ´ ´ Revise los resultados del flujo de carga armonico. ¿La granja eolica aun ´ cumple con los ´ a la red? requerimientos de calidad de energ´ıa para la conexion ´ ´ Curso de Analisis de Armonicos (Material de Entrenamiento)

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6


´ Figura 6.2: Lugar geometrico de la impedancia para 1 ≤ h < 7


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6


´ Figura 6.3: Lugar geometrico de la impedancia para 7 ≤ h ≤ 14


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6


´ Figura 6.4: Lugar geometrico de la impedancia para h > 14


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7

7.

´ ´ ´ Desbalanceados Analisis de Armonicos en Sistemas de Distribuci on

´ ´ DesAnálisis de Armonicos en Sistemas de Distribucion balanceados

´ armonica ´ ´ El En esta parte del ejercicio evaluaremos la distorsi on en un sistema de distribuci on. sistema de prueba que usaremos para las investigaciones se basa en el benchmark del sistema ´ de 13 barras de la IEEE [4, 5] mostrado en la figura 7.1. de distribucion Importar el archivo Test System Distribution-Start.pfd y activarlo. Notar que el sistema importado no tiene cargas distorsionadas. Familiar´ıcese con el sistema. Corra un flujo de carga Desbalanceado y determine la ge´ neración total, la demanda total y las perdidas totales de la red. Coloréelo de acuerdo al tipo AC/DC y fases del sistema y note las diferencias en el dia´ grama unifilar. Consejo: Pagina de flujo de carga del esquema de coloreo del diagrama. Note que la carga L52 no consume potencia (activa y reactiva) aunque tiene un punto de ajuste especificado. El condensador C911 tiene un comportamiento similar. Corrija estos problemas antes de continuar con el ejercicio. Active el caso de estudio llamado Harmonic Load Flow . Note que algunas cargas se han modelado como cargas distorsionadas.


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7


´ Figura 7.1: Diagrama unifilar del sistema de prueba de distribucion


28

7


7.1.

´ del modelo para el an alisis ´ ´ Configuracion de armonicos desbalanceados

En este sistema de prueba, se incluyen las cargas conectadas fase a tierra y entre fases. Para ´ ´ los estudios armonicos es importante especificar las cargas que producen los armonicos de ´ acuerdo a su tipo. En los sistemas de distribuci on, estos podr´ıan ser por ejemplo, bancos de luces fluorescentes y variadores de velocidad. ´ Se muestran las inyecciones armonicas de dos tipos de cargas en las tablas 7.1 y 7.2. Cree un nuevo tipo de espectro para estas inyecciones de corriente y asignarlas a las cargas L71 (30 % fluorescente) y L911 (20 % variador de velocidad) de acuerdo a las tablas antes mencionadas.

Mag [pu]

´ Angulo [grados]

3

0.200

237.4

5 7 9

0.1070 0.0210 0.0140

339.0 137.7 263.2

11 13

0.009 0.006

39.8 182.4

15

0.005

287.0

Orden

Cuadro 7.1: Espectro de cargas con armónicos tipo fluorescente

Mag [pu]

´ Angulo [grado]

3 5

0.542 0.152

0.7 110.8

7 9

0.069 0.043

151.9 -95.0

11 13

0.036 0.029

-13.9 95.2

15

0.025

-182.7

Orden

´ Cuadro 7.2: Espectro de las cargas con armonicos tipo Variador de Velocidad

7.2.

´ ´ Ejecutando un analisis de armonicos desbalanceados ´ Ejecutar un flujo de carga arm onico desbalanceado. Recuerde fijar la frecuencia nominal de acuerdo a ello. Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida. ´ de armonicos ´ Defina un diagrama de barras para la distorsion de voltaje en las barras conectadas a las cargas distorsionadas, por ejemplo, las barras 71, 911, etc. • Realice una selección multiple de barras en el diagrama unifilar, luego presione el ´ ´ derecho del mouse y seleccione Show Distortion diagram: Harmonic Distortion boton ´ • Valide las distorsiones armonicas de voltaje en las barras mencionadas antes com´ ´ de voltaje de la IEEE. En la ventana de ediparandolas con los l´ımites de distorsion ´ del diagrama de distorsion ´ armonica ´ cion puede seleccionar de una lista de l´ımites


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7


´ estandares predefinidas. Tenga en cuenta que se aplican diferentes l´ımites a dife´ puede agregar un l´ımite definido por el usuario. rentes niveles de voltaje. Tambi en • Si es posible, identifique las barras y frecuencias donde el sistema no cumple con ´ del maximo ´ los l´ımites de distorsi on voltaje. ´ ´ armonica ´ Listar en una pagina de datos flexible la distorsi on total para todas las barras.


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Referencias

Referencias [1] IEC 61400 Part 21: Measurement and Assessment of Power Quality Characteristics of Grid Connected Wind Turbines, 2001. [2] IEC. IEC61000-3-6:1996 Electromagnetic compatibility (EMC) - Limits - Assessment of emission limits for distorting loads in MV and HV power systems - basic emc publication (IEC 61000-3-6:1996). [3] IEC. IEC61000-3-7:1996 Electromagnetic compatibility (EMC) - Limits - Assessment of emission limits for fluctuating loads in MV and HV power systems - basic emc publication (IEC 61000-3-7:1996). [4] Task Force on Harmonics Modeling and Simulation. Test systems for harmonics modeling and simulation. IEEE Transactions on Power Delivery , 14(2), April 1999. [5] IEEE Distribution Planning Working Group Report. Radial distribution test feeders. IEEE Transactions on Power Delivery , 6(3), August 1991.


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Índice de figuras

Índice de figuras 2.1. Diagrama unifilar del sistema de prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

5.1. Diagrama unifilar del caso del ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

6.1. Curva de la Envolvente de la Impedancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

6.2. Lugar geométrico de la impedancia para 1 ≤ h < 7 . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

6.3. Lugar geométrico de la impedancia para 7 ≤ h ≤ 14 . . . . . . . . . . . . . . . .

25

6.4. Lugar geométrico de la impedancia para h > 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

7.1. Diagrama unifilar del sistema de prueba de distribución . . . . . . . . . . . . . .

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32

Índice de cuadros

Índice de cuadros 2.1. Filtros para el SVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.2. Inyecciones de armónicos de corriente del TCR conectado en delta . . . . . . .

7

5.1. Casos de estudio para la evaluación de la calidad de la energ´ıa . . . . . . . . . .

16

5.2. Valores indicativos de los niveles de planeamiento P st y P lt para MT, AT y MAT (EHV) según IEC 61000-3-7 [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

5.3. Reporte de los resultados de las pruebas de la calidad de la energ´ıa de la turbina ´ eolica segun ´ el IEC 61400-21: Coeficiente del flicker c (ψk , va ) . . . . . . . . . . .

19

5.4. Reporte sobre los resultados de las pruebas de calidad de energ´ıa de la tur´ bina eolica de acuerdo a IEC 61400-21: Índices de calidad de energ´ıa para la velocidad de viento de arranque y de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

´ 5.5. Reporte de los resultados de las pruebas de calidad de energ´ıa de la turbina eoli ´ ca de acuerdo a IEC 61400-21: Indices de calidad de energ´ıa para la velocidad de viento de arranque y de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

5.6. Reporte de los resultados de las pruebas de calidad de energ´ıa de turbinas eóli´ cas de acuerdo a IEC 61400-21: Corrientes de Armonicos en % a partir de In . .

20

7.1. Espectro de cargas con armónicos tipo fluorescente . . . . . . . . . . . . . . . .

29

7.2. Espectro de las cargas con armónicos tipo Variador de Velocidad . . . . . . . . .

29


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´ Glosario de terminos MVA Megavolt Amperios, unidad para la potencia aparente, la suma vectorial de la potencia real y la reactiva. 16 ´ electrico ´ ´ cercano a las conexiones PCC Punto de acople com un, ´ el punto de conexion mas externas. 16 ´ WTG Generador de Turbina Eolica. 16


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´ Apendice Instrucciones Detalladas


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A

El Proyecto

A. El Proyecto A.1. Creando un nuevo proyecto ´ Main Menu : File → New . Esto abre la ventana de dialogo New . ´ → Project . Ingrese el nombre del proyecto. Asegurarse que Target Activar la opci on New Folder apunte a la carpeta donde desee crear el proyecto (normalmente es la carpeta de su cuenta de usuario) ´ Presionar OK . Se creara´ automaticamente una red en el nuevo proyecto y aparecer a´ una ventana de diálogo e ingrese un nombre para su red. Se mostrara´ un diagrama unifilar vac´ıo para la nueva red que ha creado. Ahora puede empezar ˜ del area ´ ´ a dibujar su red. Puede cambiar el tama no de dibujo presionando el boton en ´ ˜ de impresion ´ mas ´ pequeno ˜ que el la barra de herramientas grafica. Si selecciona un tama no ˜ de dibujo, el diagrama unifilar se dividir a´ en varias paginas ´ tamano cuando se imprima. De lo ´ ˜ del papel automaticamente. ´ contrario, el area de dibujo se escalara´ al tamano ´ del menu´ principal : Puede cambiar el nombre del proyecto luego de haberlo creado a trav es ´ del menú abre la ventana de di alogo ´ Edit → Project . Esta opcion del proyecto. Evite cambiar ´ que no conozca. cualquier ajuste o boton ´ del menu´ principal : Edit → Project Puede cambiar el nombre del Caso de Estudio a trav es Data → Study Case . Aqu´ı puede cambiar el nombre del caso de estudio, pero también puede ´ activadas en el caso de estudio. Para cambiar las cambiar los ajustes de las Redes que est en redes, presione el botón Grids. Esto abrira´ una lista de todas las Redes. Puede presionar dos veces sobre el nombre para cambiarlo (presione return dos veces para confirmar el cambio), o ´ izquierdo el ´ıcono de puede seleccionar la Red que desee cambiar (presionando con el boton la primera columna), y presione el botón Edit Object en la ventana actual.

A.2. Activando y desactivando un proyecto ´ sencilla es por medio de Hay varias maneras de abrir y de cerrar un proyecto, La manera m as ´ los u´ ltimos 5 proyectos activos en el menú de archivos la barra del menú principal. Se listar an (File) en el menú principal. El proyecto activo es el primero en esta lista. Para desactivar al ´ ´ izquierdo del mouse). Alternatiproyecto activo seleccionelo en la lista (presione con el bot on ´ vamente puede elegir la opcion File → Close Project del menú principal. ´ Para activar un proyecto seleccionelo de la lista de los u ´ ltimos 5 proyectos activos. Para activar ´ en el menu´ principal File → Open un proyecto que no se encuentre en esta lista, use la opci on ´ project . Esto abrira´ un arbol con todos los proyectos en su cuenta de usuario. Seleccione el proyecto que desee activar. ´ derecho del mouse Otra manera es por medio del Administrador de Datos. Presione el boton en un proyecto y seleccione Enable o Disable del menú contextual.

A.3. Importar un archivo de datos del proyecto (archivo *.pfd o *.dz) Presionar Main Menu: File → Import . Luego seleccione Data (*.dz; *.pfd)... y seleccionar el proyecto que desee importar.


36

C

El Administrador de Datos

´ con la flecha negra para seleccionar otra ruta adonde desee Si lo requiere, presione el boton ´ importar los objetos en el archivo. Esto abrir a´ un arbol con todas las carpetas en su base ´ de datos del que podra´ seleccionar la carpeta destino correcta (normalmente, este ser´ıa su carpeta de usuario). Asegurarse no tener un proyecto activado antes de importar otro proyecto.

A.4. Exportar un archivos de datos del proyecto (archivo *.pfd o *.dz) Presionar Main Menu: File → Export . Luego seleccione Data (*.dz; *.pfd)... y luego el archivo el archivo que desee exportar.

A.5.

´ del proyecto Crear una version

´ del proyecto. Lo cual Para grabar el estado actual del proyecto, se puede crear una versi on ´ permite recuperar un estado anterior de un proyecto regresando una version. ´ y Abrir el menú File y seleccione New → Version.... Ingresar un nombre para la nueva versi on ´ del proyecto en el directorio Versions del proyecto. presionar OK . Se graba la version

B. Configurando un Caso de Estudio B.1. Crear un nuevo caso de estudio ´ New → Vaya a los Casos de Estudio en el Administrador de Datos y seleccionar la opci on ´ Study Case . Active el Caso de Estudio y ren ombrelo (botón derecho del mouse: rename o ´ por medio del activate). Ahora puede agregar redes o variaciones y escenarios de operacion administrador de datos.

B.2. Agregar una red al caso de estudio ´ redes. Solo ´ los objetos en las redes activas se conUn caso de estudio activar a´ una o mas ´ siderarán en los c alculos. Para agregar una red al caso de estudio, abrir un navegador de ´ derecho sobre la red (o una de sus variantes) y seleccione base de datos, presionar el boton Add to Study Case. Para quitar una red activa o su variante, seleccione Remove from Study Case.

C. El Administrador de Datos C.1. Crear un nuevo objeto en el administrador de datos Abrir el Administrador de Datos (Data Manager) y ubicarse en la carpeta donde desee crear ´ ´ derecho del mouse un nuevo ´ıtem o un nuevo tipo. Si la carpeta no existe, creelo con el boton y seleccione New → Folder . El contenido de la carpeta aparecera´ en el panel derecho del Administrador de Datos.


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E

Trabajando con Variaciones y Etapas de Expansión

´ New Object Ahora presione el boton, en la barra de herramientas del Administrador de Datos para crear un nuevo objeto. Elija el tipo de elemento que desee crear. Luego presione OK para crear al objeto. Otra manera de crear un nuevo objeto en el Administrador de Datos es copiar/pegar un objeto existente.

C.2. Abrir un navegador para la clase de objetos ´ Edit Relevant Object for Calculation Presionar el boton en el menú principal para obtener ´ un submenú con ´ıconos para todas las clases usadas en el c alculo. Al presionar cualquiera de ´ los ´ıconos de la clase se abrir a´ un navegador con todos los detalles relevantes del c alculo de la clase seleccionada listado en formato tabular. En todos los navegadores, los objetos mostrados se pueden ordenar en cualquier columna al ´ con el t´ıtulo de la columna en la parte superior. presionar el boton

´ D. Trabajando con Escenarios de Operacion D.1.

´ Creando un escenario de operaci on

´ seleccionar: File → Save Operation Scenario as y luego Para crear un escenario de operacion ´ ingresar el nombre del Escenario de Operacion.

D.2.

´ Aplicando un escenario de operaci on

Puede aplicar los cambios de un escenario de operación a los datos operacionales (los parámetros de datos operacionales que existen en la red cuando no est a´ activo un escenario de ope´ que incluya los cambios que desee transferir, ración). Desactivar el escenario de operacion ´ derecho y seleccionar Apply. Los datos se copiarán automaticamente ´ presionar con el boton y ´ los datos anteriores. se sobreescribiran

D.3.

Comparando escenarios de operaciones

´ desactivando el escenario de operacion ´ activo. Puede comparar dos escenarios de operacion ´ derecho y seleccionar Compare. Se abrira´ una nueva ventana, luego Luego presionar el boton ´ izquierdo para seleccionar el escenario de operacion ´ que desee comparar y presionar el boton ´ con OK . Las diferencias entre los escenarios de operaci on ´ se listaran ´ en confimar la seleccion la ventana de salida.

E. E.1.

Trabajando con Variaciones y Etapas de Expansión ´ con una etapa de expansi on ´ Crear una variacion

Abrir el Administrador de Datos y vaya al directorio Variations en el modelo de la red del ´ derecho del mouse y seleccionar New → Variation . directorio de su proyecto. Presionar el bot on ´ ´ Curso de Analisis de Armonicos (Material de Entrenamiento)

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IEEE Tutorial on the Protection of Synchronous Generators

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